La microscopie à fluorescence (FM) peut être utilisée pour obtenir la localisation et la distribution de la protéine cible. Cependant, le contexte qui entoure la protéine cible est perdu, ce qui est crucial pour étudier la protéine cible de manière approfondie. La microscopie électronique (EM) a la résolution d’imagerie la plus élevée, fournissant plusieurs détails subcellulaires. Néanmoins, EM manque d’étiquetage cible. En fusionnant avec précision l’image de fluorescence prise par FM avec l’image grise acquise par EM, la microscopie corrélative et électronique (CLEM) peut combiner les informations obtenues par ces deux modes d’imagerie 1,2,3,4.
CLEM est un compromis entre la fluorescence et l’ultrastructure1. En raison des limites des protéines fluorescentes actuelles et des procédures traditionnelles de préparation des échantillons EM, en particulier l’utilisation d’acide osmique (OsO4) et de résines hydrophobes telles que l’Epon, l’ultrastructure compromet toujours la fluorescence5. OsO4 est un réactif indispensable dans la préparation des échantillons EM, qui est utilisé pour améliorer le contraste des images EM. Comparé à d’autres résines d’enrobage, Epon est supérieur en termes de propriétés de conservation et de coupe des ultrastructures5. Cependant, aucune protéine fluorescente ne peut retenir le signal de fluorescence après le traitement d’OsO4 et d’Epon embedding6. Pour surmonter les limites des protéines fluorescentes, le CLEM de pré-intégration a été développé, dans lequel l’imagerie FM est effectuée avant la préparation de l’échantillon EM6. Cependant, l’inconvénient du CLEM pré-intégré est le recalage imprécis entre les images FM et EM5.
Au contraire, la méthode CLEM post-intégration effectue l’imagerie FM après la préparation de l’échantillon EM, dont la précision de repérage peut atteindre 6-7 nm 5,6. Pour conserver la fluorescence des protéines fluorescentes, de très faibles concentrations d’OsO4 (0,001 %)3 ou les méthodes de préparation EM congelées à haute pression (HPF) et de substitution par congélation (FS) 4,7 ont été utilisées au détriment de l’ultrastructure compromise ou du contraste de l’image EM. Le développement de mEos4b favorise grandement les progrès de CLEM post-intégration, bien que le méthacrylate de glycidyle soit utilisé comme résine d’enrobage5. Avec le développement de mEosEM, qui peut survivre à la coloration OsO4 et à l’enrobage d’Epon, le CLEM de super-encastrement post-enrobage d’Epon a été réalisé pour la première fois, en maintenant la fluorescence et l’ultrastructure simultanément6. Après mEosEM, plusieurs protéines fluorescentes capables de survivre à la coloration OsO4 et à l’enrobage d’Epon ont été développées 8,9,10,11. Cela favorise grandement le développement de CLEM.
Il y a trois aspects clés à Epon post-intégration CLEM. La première est la protéine fluorescente, qui doit maintenir le signal fluorescent après la préparation de l’échantillon EM. D’après notre expérience, mScarlet est supérieur aux autres protéines fluorescentes signalées. La seconde est de savoir comment trouver la même cellule imagée par imagerie FM en imagerie EM. Pour résoudre ce problème, nous améliorons la procédure de cette étape afin que l’on puisse facilement trouver la cellule ciblée. La dernière est la méthode pour aligner l’image FM avec l’image EM. Ici, nous détaillons le recalage entre les images FM et EM. Dans ce protocole, nous exprimons mScarlet dans les neurones VGLUT2 et démontrons que mScarlet peut cibler les lysosomes secondaires en utilisant le CLEM post-intégration d’Epon. Nous fournissons des détails étape par étape pour le CLEM post-enrobage Epon, sans compromettre la fluorescence et l’ultrastructure.