Il est désormais possible d’imager en trois dimensions des textures magnétiques de l’ordre de 100 nm, voire de dimensions inférieures. Les équipes du Laboratoire Albert Fert (Palaiseau) et de la ligne de lumière SEXTANTS, en collaboration avec des chercheurs du Helmholtz-Zentrum Berlin, de l’Université d’Augsbourg et du Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids (Dresde), ont utilisé une technique d’holographie particulière appelée HERALDO. Cette méthode permet d’acquérir différentes projections d’un échantillon contenant des « cocons » skyrmioniques.
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'équipe / Contact
POLARIS Numéro de téléphone : 01 69 97 59
Membres
Responsable des installations
Pierre Legrand
01 69 35 96 60
06 86 42 32 97
Responsable de l'exploitation des installations
Éric Larquet
01 69 35 96 00
06 78 10 61 53
Opérateur
Heddy Soufari
01 69 35 96 69
Données techniques
- Modèle
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Thermo Fisher Scientific KRIOS-G4
- Source d'électrons
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FEG refroidi pouvant fonctionner à 300 kV ou 200 kV
- Détection
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Falcon 4i (vitesse de lecture allant jusqu'à 320 images par seconde en mode EER). Format de fichier : format EER ou TIFF
- Filtre d'énergie
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Selectris X
- Platine porte-échantillon
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positionnement X-Y et rotation sur un seul axe dans une plage de -70 à +70 degrés
- Informations complémentaires
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Le microscope est équipé d'une plaque de phase Volta et d'un chargeur automatique capable de stocker jusqu'à 12 autogrids pour cryo-microscopie électronique à des températures cryogéniques.
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.
Accès
Les demandes d’accès peuvent être effectuées via SunSET, en sélectionnant la modalité « Rolling Access » ou « Block Allocation Group » (BAG). Dans le cadre du « Rolling Access », les propositions peuvent être soumises à tout moment, mais elles seront regroupées et examinées tous les deux mois. Par conséquent, le délai entre la soumission du projet et l’attribution de l’accès pourra aller jusqu’à trois mois. Pour plus de détails, cliquez ici.
L'accès à POLARIS est gratuit pour les projets académiques ou les partenariats entre acteurs académiques et industriels, sous réserve de leur approbation par le Comité de programme Biologie et Santé de SOLEIL et de la publication des résultats dans une revue scientifique à comité de lecture. Pour un accès confidentiel (propriétaire) au microscope, les utilisateurs sont invités à contacter le groupe des partenariats industriels de SOLEIL afin d'obtenir des conseils et un devis compétitif adapté à leurs besoins.
Manipulation des échantillons
Les utilisateurs sont invités à apporter ou à expédier des AutoGrids déjà assemblées (le montage des grilles dans les AutoGrids peut exceptionnellement être réalisé sur place). Leur chargement dans le microscope est effectué par le personnel de POLARIS afin d'optimiser la fiabilité du chargeur automatique (autoloader).Les conteneurs de transport cryogénique de type Dry Shipper peuvent être expédiés à l'adresse suivante :
Synchrotron SOLEIL
L’Orme des Merisiers
Départementale 128
91190 Saint-Aubin
L’envoi doit être clairement identifié avec le nom de votre interlocuteur local pour l’expérience, et les numéros de suivi doivent être fournis afin de permettre le réapprovisionnement du conteneur isotherme à son arrivée.
Une assistance peut être fournie pour la préparation des échantillons à un petit nombre d’utilisateurs inexpérimentés. SOLEIL est équipé à la fois de systèmes Thermo Fisher Vitrobot et LEICA EM GP Cryo-plunge.
Stockage et analyse des données
Les données seront stockées sur site conformément aux principes énoncés dans la politique de gestion des données de SOLEIL, pendant au moins 5 ans. Le stockage des données à plus long terme ne peut être garanti.
Bien que le traitement et l’analyse des données de cryo-microscopie électronique soient complexes et impliquent plusieurs étapes, POLARIS propose un traitement en temps réel (et travaille à la mise en œuvre du pipeline SCIPION3 pour le prétraitement des données) qui s’exécute pendant les mesures et donnera une première idée de la qualité des données collectées.