1. Subcellular Chemical Imaging: New Avenues in Cell Biology
- Author
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Pietro Benettoni, Benoit Gallet, Giulia Veronesi, Sylvain Bohic, Rémi Tucoulou, Johan Decelle, Matthias Schmidt, Peta L. Clode, Niculina Musat, Hryhoriy Stryhanyuk, Melissa K. Passarelli, Light Photosynthesis & Metabolism (Photosynthesis), Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA), Groupe modélisation et chimie théorique (MCT ), Laboratoire de Chimie et Biologie des Métaux (LCBM - UMR 5249), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA), European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), Groupe Microscopie Electronique et Méthodes (IBS-MEM), Institut de biologie structurale (IBS - UMR 5075), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Helmholtz Centre for Environmental Research, Department of Isotope Biogeochemistry (UFZ), Laboratory for Biological Geochemistry, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Synchrotron Radiation for Biomedicine = Rayonnement SynchroTROn pour la Recherche BiomédicalE (STROBE), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Centre for Microscopy, Characterisation and Analysis (CMCA), The University of Western Australia (UWA), UWA School of Biological Sciences, Défi X-Life grant from CNRS, Landmark ESFRI project, ANR-10-LABX-0049,GRAL,Grenoble Alliance for Integrated Structural Cell Biology(2010), ANR-17-EURE-0003,CBH-EUR-GS,CBH-EUR-GS(2017), ANR-10-INBS-0002,EMBRC-France,CENTRE NATIONAL DE RESSOURCES BIOLOGIQUES MARINES(2010), Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Groupe modélisation et chimie théorique (MCT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Synchrotron Radiation for Biomedicine [Grenoble] (STROBE), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Grenoble Alpes (UGA), GON, Nathalie, Grenoble Alliance for Integrated Structural Cell Biology - - GRAL2010 - ANR-10-LABX-0049 - LABX - VALID, CBH-EUR-GS - - CBH-EUR-GS2017 - ANR-17-EURE-0003 - EURE - VALID, Infrastructures - CENTRE NATIONAL DE RESSOURCES BIOLOGIQUES MARINES - - EMBRC-France2010 - ANR-10-INBS-0002 - INBS - VALID, and Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)
- Subjects
Chemical imaging ,Elemental imaging ,[SDV.IB.IMA]Life Sciences [q-bio]/Bioengineering/Imaging ,Cells ,elemental imaging ,x-ray-fluorescence ,Correlative microscopy ,X-ray fluorescence ,neurons ,Computational biology ,[SDV.BC]Life Sciences [q-bio]/Cellular Biology ,Biology ,ion mass-spectrometry ,Multimodal Imaging ,localization ,nanosims ,03 medical and health sciences ,0302 clinical medicine ,Imaging, Three-Dimensional ,Animals ,Humans ,correlative microscopy ,chemical imaging ,[SDV.BC] Life Sciences [q-bio]/Cellular Biology ,030304 developmental biology ,lateral resolution ,0303 health sciences ,electron microscopy ,Cell Biology ,elements ,[SDV.IB.IMA] Life Sciences [q-bio]/Bioengineering/Imaging ,speciation ,reveals ,SIMS ,electron-microscopy ,030217 neurology & neurosurgery ,Subcellular Fractions - Abstract
International audience; To better understand the physiology and acclimation capability of the cell, one of the great challenges of the future is to access the interior of a cell and unveil its chemical landscape (composition and distribution of elements and molecules). Chemical imaging has greatly improved in sensitivity and spatial resolution to visualize and quantify nutrients, metabolites, toxic elements, and drugs in single cells at the subcellular level. This review aims to present the current potential of these emerging imaging technologies and to guide biologists towards a strategy for interrogating biological processes at the nanoscale. We also describe various solutions to combine multiple imaging techniques in a correlative way and provide perspectives and future directions for integrative subcellular imaging across different disciplines
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- 2020
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