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Submitted on 5 Jun 2020
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Imagerie X en biologie sur la ligne de lumière LUCIA
Camille Rivard, Delphine Vantelon, N Trcera, B Lassalle, D Roy, Pierre Lagarde, N Leclercq, Laurie Amenc, Samia Benlahrech, Mustapha Teffahi, et
al.
To cite this version:
Camille Rivard, Delphine Vantelon, N Trcera, B Lassalle, D Roy, et al.. Imagerie X en biologie sur la ligne de lumière LUCIA. 7. Journées Scientifiques et Techniques du réseau des microscopistes, Nov 2016, Jouy en Josas, France. pp.1, 2016. �hal-02800937�
Si(111), Si(311),
InSb(111), KTP, MGM
C. Rivard
1,2, D. Vantelon
2, N.Trcera
2, B. Lassalle
2, D. Roy
2, P. Lagarde
2, N. Leclercq
2, L. Amenc
3, S.
Benlahrech
3, M. Taffahi
3, C. Trives
3, J.-J. Drevon
3, C. Plassard
3camille.rivard@synchrotron-soleil.fr
1. CEPIA, INRA, 44300 Nantes
2. Synchrotron Soleil, 91190 Gif-sur-Yvette
3. Eco&Sol, INRA-IRD-CIRAD-SupAgro, 34060 Montpellier
Chambre expérimentale de
LUCIA (sous vide)
Taille minimale du
faisceau : 3 x 3 µm
2detector
cryostat
sample
Flux et brillance élevée :
> 10
10ph/sec
Détermination de la composition élémentaire de l’échantillon
Rayon X Eexc Energi e continuum continuum M L2. Transition électronique
K1. Ionisation
Ka Kb Rayon X EexcDétecteur dispersif en énergie
Intensité de fluorescence Fe Ca Cl P Qualitatif et quantitatif Energie réémise spécifique de l’élément excité M L K Photoélectron fit
Déplacement de l’échantillon par rapport au faisceau focalisé pour balayer une zone
d’intérêt.
Acquisition d’un spectre de fluorescence en chaque pixel de la carte
Principe de la spectroscopie de fluorescence X
Mg
P
S
Cl
P
S Mg
Cartes élémentaires (exemple d’une coupe d’un nodule de légumineuse)
Carte de co-localisation
des éléments
Travail à basse température : cryostats à hélium et azote liquide
Préparation des échantillons biologiques
Congélation par plonge rapide de l’échantillon dans de l’isopentane refroidi par de l’azote liquide.
Réalisation de coupes de 20 µm d’épaisseur au cryomicrotome. Transfert dans la chambre expérimental et
analyse de l’échantillon congelé.
Seuil K Seuil L Seuil M
Domaine d’énergie dans les rayons X “tendres” : 0,6 – 8 keV
Carte de repérage pas de 15 µm Al Si POI 1 P max min POI 1 POI 2 POI 2
Sélection d’un point d’intérêt (POI) Balayage en énergie autour du seuil
de l’élément pour collecter des spectres d’absorption X
Signature d’une phase
Imagerie X en
biologie
sur la ligne de lumière LUCIA
L’imagerie par fluorescence X
La ligne LUCIA
Echantillonhétérogène Spectre de fluorescence X
Application en imagerie
max
min
Combinaison fluorescence X - spectroscopie d’absorption X
Chambre expérimentale avec cryostat He Echantillons congelés placés sur
le porte-échantillon
Préservation de la structure,
aucun marquage ni produit chimique
Réduction des dommages induits par le faisceau de rayons X
Quelques exemples d’imagerie X sur des racines et nodules
Cartographie de fluorescence X (Brunet et al. 2007)
Etat d’oxydation,
environnement et
géométrie locale
de l’atome
analysé.
Distribution des éléments en
fonction de la zone de la racine
250 µm P S S S S S
P = racine principale en zone d’élongation
S = racine 2ndaire au niveau des poils absorbants
P
S Cl
Distribution des éléments en fonction de l’apport en P
100 µm Zone infectée cortex Trace vasculaires 100 µm Zone infectée cortex Trace vasculaires P suffisant 100 µm P déficient P S Cl Quantification de l’abondance du P en fonction du type de tissu et des
conditions de croissance
Implémentation du FlyScan
Le FlyScan est un mode d’acquisition avec déplacement continu du
porte-échantillon et prises des mesures de fluorescence à la volée.
En mode FlyScan, une carte de 1000 x 1000 µm² avec des pixels de 3 µm et un temps d’acquisition de 250 ms nécessite 7h40 d’acquisition.
L’acquisition est 8,7 à 2,6 fois plus rapide qu’en mode pas à pas pour des temps d’acquisition compris entre 100 et 500 ms, respectivement.
Racines de légumineuse (Niebe)
Racines de légumineuse (Niebe) Nodules de légumineuse (Niebe)
P
100 µm
S
pas de 3 µm
La zone infectée par les bactéries est la zone prioritaire pour
l’approvisionnement en P.
P suffisant P déficient
100 µm
Sur ce sujet, voir le poster L. Amenc, C. Plassard et al.
Distribution des éléments dans
des racines de pin mycorhizées
100 µm 100 µm P S Cl P S K
Coupes transversale et longitudinale 75 µmol/plante/semaine
