​La microscopie optique super-résolution fait appel au marquage des molécules à imager avec des protéines fluorescentes. Ces minuscules interrupteurs passent réversiblement d'un état fluorescent (on) à un état éteint (off) après excitation par un flash lumineux. Pour les concevoir sur mesure, il est nécessaire de comprendre leurs mécanismes de photo-commutation, qui impliquent des états transitoires ultra-rapides.

 Pour cela, des scientifiques de l'IBS, du CNRS, de l'Université Grenoble-Alpes, de Lille de Rennes 1 et Paris-Sud, ainsi que l'Institut Max Planck de Heidelberg, en Allemagne, ont utilisé l'accélérateur linéaire de Stanford (SLAC Linear Accelerator Center) qui produit des faisceaux de rayons X très intenses. Pour observer des états intermédiaires entre les deux états statiques on et off, la réaction photochimique est provoquée dans la protéine par un flash laser lumineux déclenché à peine une picoseconde (un millième de milliardième de seconde) avant l'impact d'une impulsion de rayons X.

 Les auteurs de l'étude ont déterminé la structure transitoire de la protéine fluorescente dans son état excité, et observer  le chromophore – la partie de la protéine qui absorbe la lumière – dans un état tordu (« twisté »), à mi-chemin entre les conformations stables des états on et off (cf. figure). Cette observation, confirmée par des simulations, a permis aux chercheurs d'émettre des hypothèses sur le mécanisme de photo-commutation de la protéine. Ces hypothèses ont ensuite pu être vérifiées grâce à la mutagénèse dirigée.