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Single-molecule localization microscopy

Résumé

Single-molecule localization microscopy (SMLM) describes a family of powerful imaging techniques that dramatically improve spatial resolution over standard, diffraction-limited microscopy techniques and can image biological structures at the molecular scale. In SMLM, individual fluorescent molecules are computationally localized from diffraction-limited image sequences and the localizations are used to generate a super-resolution image or a time course of super-resolution images, or to define molecular trajectories. In this Primer, we introduce the basic principles of SMLM techniques before describing the main experimental considerations when performing SMLM, including fluorescent labelling, sample preparation, hardware requirements and image acquisition in fixed and live cells. We then explain how low-resolution image sequences are computationally processed to reconstruct super-resolution images and/or extract quantitative information, and highlight a selection of biological discoveries enabled by SMLM and closely related methods. We discuss some of the main limitations and potential artefacts of SMLM, as well as ways to alleviate them. Finally, we present an outlook on advanced techniques and promising new developments in the fast-evolving field of SMLM. We hope that this Primer will be a useful reference for both newcomers and practitioners of SMLM.

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Proximité ontologique
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La microscopie à super-résolution est un ensemble de techniques permettant d'imager en microscopie optique des objets à une résolution à l’échelle nanométrique. Elle se démarque par le fait que la résolution obtenue n'est plus limitée par le phénomène de diffraction. Du fait de la diffraction de la lumière, la résolution d’un microscope optique conventionnel est en principe limitée, indépendamment du capteur utilisé et des aberrations ou imperfections des lentilles.
Image resolution
Image resolution is the level of detail an holds. The term applies to digital images, film images, and other types of images. "Higher resolution" means more image detail. Image resolution can be measured in various ways. Resolution quantifies how close lines can be to each other and still be visibly resolved. Resolution units can be tied to physical sizes (e.g. lines per mm, lines per inch), to the overall size of a picture (lines per picture height, also known simply as lines, TV lines, or TVL), or to angular subtense.
Immunofluorescence
vignette|Des cardiomyocytes en culture, marqués par immunofluorescence. En bleu, le noyau des cellules. En vert, les filaments d'actine. L’immunofluorescence est une technique d’immunomarquage, qui utilise des anticorps ainsi que des fluorochromes. L'immunofluorescence permet de révéler une protéine spécifique directement dans la cellule, par émission de fluorescence. Elle permet donc de déterminer non seulement la présence, ou l'absence d'une protéine, mais aussi sa localisation dans la cellule, ou le tissu analysé.
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