POLARIS

Le microscope électronique cryogénique à transmission (Cryo-EM) Titan KRIOS G4 de SOLEIL, POLARIS, a été financé par l’État français dans le cadre du programme EQUIPEX France-Cryo-EM (contrat ANR-21-ESRE-0046) et est exploité en tant qu’installation ouverte aux utilisateurs par le Synchrotron SOLEIL.

Opérationnel depuis octobre 2024, POLARIS fournit une source cohérente de haute brillance d'électrons pouvant atteindre 300 keV, pour des échantillons biologiques vitrifiés cryogéniquement et préparés sur des AutoGrids. Les échantillons peuvent être des solutions en suspension de macromolécules biologiques ou de leurs complexes pour l’analyse de particules isolées (SPA), ou encore des échantillons minces (virus, vésicules) ou des coupes de cellules congelées ou d’échantillons de tissus biologiques pour la tomographie cryo-électronique (Cryo-ET). Équipé d’un canon à émission de champ (FEG) refroidi, d’un filtre d’énergie et d’une caméra rapide et sensible de détection directe d’électrons  (Falcon4i), POLARIS permet de produire des images à haute résolution (de 1 à 5 Å) de systèmes biologiques pour la recherche fondamentale et appliquée en sciences biologiques, enrichissant ainsi la palette de techniques disponibles pour au sein de la section scientifique Sciences de la vie de SOLEIL.  Les mesures par cryo-microscopie électronique sont fortement complémentaires des mesures de cristallographie aux rayons X et de diffusion X aux petits angles réalisées respectivement sur les lignes de lumière PROXIMA-1, PROXIMA-2A et SWING.

L'installation POLARIS permet de produire des images 3D de systèmes biologiques à haute, voire à très haute résolution.

En mode d’analyse de particules isolées (SPA), une solution vitrifiée de particules intactes orientées de manière aléatoire est imagée avec une résolution pouvant atteindre 1,1 Å dans les cas les plus favorables, et, en routine, 2,0 à 3,5 Å selon le type d’échantillon. L’automatisation des étapes de traitement d’image est assurée par l’interface SCIPION3 (Biological Imaging, Volume 3, 2023, e13 DOI : https://doi.org/10.1017/S2633903X23000132) ou par Cryosparc live (pour les utilisateurs académiques). Une expérience SPA typique comprend le pré-alignement du microscope par l’équipe d’exploitation, l’introduction et l’inspection des grilles de cryo-microscopie électronique, la sélection des zones de la grille à acquérir, puis la collecte automatisée des images. Une expérience type nécessite 1 à 2 jours de mesures. Après la collecte des données, les données brutes et pré-analysées peuvent être sauvegardées sur une clé USB externe ou récupérées via l’application GLOBUS. Les données peuvent également être transférées vers le stockage AWS ou synchronisées via rsync.

Pour plus d’informations sur la préparation des échantillons, veuillez contacter l’équipe d’exploitation.

En mode tomographie cryo-électronique (Cryo-Electron Tomography, Cryo-ET), POLARIS permet l'analyse de lamelles préparées à partir de cellules ou de tissus vitrifiés. Grâce à la platine inclinable du microscope, une série d'images est acquise selon une séquence d'inclinaison symétrique en dose (dose-symmetric tilt series), à partir de laquelle une reconstruction tomographique de l'échantillon peut être réalisée, notamment à l'aide d'algorithmes de rétroprojection.

Pour plus d'informations sur la préparation des échantillons, veuillez contacter l'équipe d’exploitation.