Simultaneous imaging of the surface and the submembraneous cytoskeleton in living cells by tapping mode atomic force microscopy

La microscopie à force atomique en mode contact ou en mode oscillant avec contact a été utilisée pour visualiser la surface de cellules rénales CV-1 en culture. À force de balayage constante, ces deux modes donnent des images topographiques semblables de la surface de cellules vivantes. Les images correspondantes de déflexion de la pointe, obtenues simultanément, sont en revanche très différentes selon le mode utilisé. Alors que, comme prévu, le signal déflexion fait ressortir les détails de la surface membranaire en mode contact, il révèle en mode oscillant la présence d'un réseau filamenteux. L'addition de cytochalasine désorganise ce réseau, suggérant fortement qu'il correspond au cytosquelette sous-membranaire. La comparaison d'images obtenues après fixation des cellules renforce cette interprétation. Ces résultats indiquent que, parallèlement aux données structurales de la surface cellulaire, le mode oscillant avec contact donne accès, en milieu liquide, à une visualisation de l'organisation du cytosquelette sous-membranaire. La microscopie à force atomique en mode oscillant avec contact apparaît donc comme un outil prometteur pour l'étude des interactions entre structures membranaires et sous-membranaires qui constituent une étape critique dans de nombreux processus biologiques. Contact and tapping mode atomic force microscopy have been used to visualize the surface of cultured CV-1 kidney cells in aqueous medium. The height images obtained from living cells were comparable when using contact and tapping modes. In contrast, the corresponding, and simultaneously acquired, deflection images differed markedly. Whereas, as expected, deflection images enhanced the surface features in the contact mode, they revealed the presence of a filamentous network when using the tapping mode. This network became disorganized upon addition of cytochalasin, which strongly suggests that it corresponded to the submembraneous cytoskeleton. Examination of fixed cells further supported this assumption. These data show that, in addition to the structural information on the cell surface, the use of the tapping mode in liquid can also provide a good visualization of the membrane cytoskeleton. Tapping mode atomic force microscopy appears to he a promising technique for studying interactions between cell surface and subsurface structures, a critical step in many biological processes.