Résultats cryo-EM pour l'étude des nanoparticules biologiques et lipidiques

Résultats cryo-EM pour l’étude des nanoparticules biologiques et lipidiques

Publié le 15 septembre 2026

La plateforme de microscopie du CHUL est dirigée par les prof. Sachiko Sato et Marc-André Fortin. Samira Ravanbakhsh, Ph.D. et Julie-Christine Lévesque, MSc. y travaillent comme microscopistes et présentent les résultats de cryo-EM ci-dessous.

Exemples de résultats en Cryo-EM

Nanoparticules lipidiques

Taille, morphologie, double couche lipidique, contenus de liposomes… voilà ce qui est étudié en cryo-EM sur les images ci-dessous de nanoparticules lipidiques

Nanoparticules pseudovirales

Les vésicules extracellulaires

La cryo-MET permet de suivre les différentes étapes du développement des vésicules extracellulaires (EVs) en visualisant leur morphologie et leur contenu, notamment des EVs apparemment vides, des EVs contenant des protéines et des EVs chargées en ARN. Ce travail est réalisé en collaboration entre le laboratoire du Dr Tremblay, la Plateforme de bioimagerie et le laboratoire BIM.

Immunomarquage à l’or de VSV-G sur les vésicules extracellulaires

L’incorporation de la glycoprotéine du virus de la stomatite vésiculaire (VSV-G) dans les vésicules extracellulaires (EVs) peut améliorer leur stabilité, leur fusion membranaire et la livraison du contenu. La cryo-MET a permis d’observer l’interaction entre les EVs, produites en collaboration avec le laboratoire du Dr Tremblay, et des nanoparticules d’or de 5 à 10 nm fonctionnalisées avec PEG-Anti-VSV-G, développées au laboratoire BIM.

Projets de recherche collaboratifs du RQMÉM

Le Réseau Québécois de microscopie électronique des matériaux finance des projets de recherche collaboratifs entre ses différents nœuds, notamment des projets entre le nœud Université Laval et le nœud McGill.

Hydrogels nanostructurés et métalloprotéinés: identification des conditions d’observations pour des mesures en HRTEM et cryo-FIB

Les interactions complexes entre des hydrogels biologiques (ex. mucus) et synthétiques (ex. hydrogels pour applications topiques) et des nanoparticules contenant des principes actifs (pharmacologiques, vaccinaux, génétiques), doivent être mesurées dans plusieurs domaines des sciences de la santé (ophthalmologie, immunologie, cancer, etc.). Or, la visualisation des interactions entre NP et hydrogels – qu’ils soient biologiques ou synthétiques – est un réel défi en microscopie électronique. Premièrement, les hydrogels sont des structures fragiles et gorgées d’eau (plus de 98%), dont la préparation en vue de l’observation sous faisceau d’électrons nécessite une préparation spécifique (ex. cryosection suivie de lyophilisation pour observation en HRTEM; cryopréparation pour observation en cryo-FIB-MEB, etc.).

Ces échantillons organiques étant fragiles, les appareils doivent être observés en mode, conditions et paramètres (ex. énergie, focalisation, grossissement), garantissant de faibles doses. D’autre part, les hydrogels naturels comme les mucus – présents sur la cornée, parois nasales, buccales, gastrique, intestinale, vaginale, etc. – peuvent contenir de fortes teneurs en métalloprotéines. Or, les concentrations en ions Fe, Mg, Mn, Cu, Ca et Zn – les principaux rencontrés dans les métalloprotéines – doivent être suffisamment élevés pour être détectables dans les coupes d’hydrogels lyophilisés ou cryogénisés observées en HRTEM ou cryo-FIB-MEB. Les seuils de concentration pour lesquels ces métaux seraient détectables en EDS dans de tels spécimens, doivent être mesurés.

Dans ce projet, des hydrogels synthétiques à base de mucines bovine mimant les caractéristiques de certains mucus humains, seront co-mélangés avec des nanoparticules lipidiques (représentatives de plusieurs systèmes d’administration de principes actifs) et des métalloprotéines fréquents (ex. hémoglobine (Fe), hémocyanine (Cu), Zn finger proteins). Pour le microscope électronique en HRTEM, les hydrogels seront préparés par cryo-ultramicrotomie et lyphilisés (U.Laval), alors que pour FIB-MEB, les hydrogels seront cryogénisés à McGill. Les échantillons seront observés par HRTEM (incluant EDS), et par cryo-FIB-MEB. Ce projet permettra d’évaluer toutes les contraintes de préparation de spécimens, de dose, et de signal, encadrant l’observation de ce type de spécimens complexes.

Les résultats de ce projet seront communiqués sur le site du RQMÉM à la conclusion de ce projet.

Samira Ravanbakhsh est professionnelle de recherche au Centre de recherche du CHU de Québec–Université Laval, au sein du BIMlab dirigé par le professeur Marc-André Fortin. Son expertise comprend la caractérisation des biomatériaux et des nanoparticules, l’analyse des surfaces et des interfaces ainsi que la microscopie électronique avancée. Depuis 2025, elle contribue de façon importante à la mise en place du service de cryo-microscopie électronique en transmission (cryo-TEM) au Centre de recherche du CHU de Québec–Université Laval (collaboration entre le BIMlab et la Plateforme de Bio-imagerie).

Ses travaux portent notamment sur la visualisation et la caractérisation de matériaux biologiques et de matériaux mous, tels que les vésicules extracellulaires, les liposomes, les particules de type viral, les hydrogels, les nanoparticules et les tissus tumoraux, à l’aide de la cryo-microscopie électronique et de techniques complémentaires de caractérisation et de méthodes avancées d’analyse d’images.

Samira détient un doctorat en génie des matériaux de l’Université Laval, avec une spécialisation en biomatériaux. Au cours de ses études doctorales, elle a travaillé sur la modification de surfaces et la caractérisation d’endoprothèses cardiovasculaires et d’implants osseux. Elle a également reçu une formation spécialisée à la plateforme de recherche en microscopie électronique (FEMR) de l’Université McGill en microscopie électronique en transmission à haute résolution, appliquée à la caractérisation de nanoparticules à base de terres rares. En parallèle de ses activités de recherche, elle est chargée d’enseignement, elle est de plus chargée d’enseignement à l’Université Laval pour des cours dans le domaine des biomatériaux, notamment en nanobiomatériaux pour la théranostique et en modification de surface des biomatériaux.

Exemple de son travail de doctorat : Ravanbakhsh et al. (2023). Study on the mechanical properties of magnetron sputtered W-based degradable radiopaque coatings for tiny biodegradable metallic endovascular implants. European Journal of Mechanics – a/Solids, 101, 105072. https://doi.org/10.1016/j.euromechsol.2023.105072