Deux méthodes nouvellement développées aideront les chercheurs à étudier la structure 3-D de surfaces complexes et de neurones individuels mieux que jamais. Sebastian Munck et Natalia Gunko, deux technologues experts au VIB-KU Leuven, rapporter de nouveaux protocoles d'imagerie qui feront progresser les neurosciences et la (bio)imagerie en général.

Le secteur R&D biotech est florissant en Flandre, et cela est en grande partie dû à la présence de beaucoup de développement technologique et de savoir-faire, permettant aux scientifiques de se frayer un chemin vers de nouvelles connaissances et thérapies. Ce mois-ci, deux collègues du VIB et de la KU Leuven présentent de nouvelles façons d'étudier les surfaces 3D et l'ultrastructure 3D des cellules cérébrales.

Du Lego aux mouches :PRESQUE permet une imagerie de surface 3D sans précédent

Les développements récents de la microscopie 3D ont révolutionné la recherche biomédicale en permettant l'imagerie d'organismes modèles entiers tels que les larves de poisson zèbre et de mouche des fruits ainsi que les embryons et organes de souris nettoyés. Dans de nombreux cas, cependant, cela nécessite de rendre un échantillon transparent à l'aide de méthodes de « compensation » chimique, explique l'expert en microscopie optique Sebastian Munck (VIB-KU Leuven) :« Les méthodes d'épuration prennent beaucoup de temps et ne peuvent pas être appliquées à tous les types d'échantillons. si vous souhaitez étudier la morphologie de surface ou la couleur, la compensation optique est contre-productive."

C'est pourquoi Munck et son équipe ont développé PRESQUE, une méthode optique pour l'imagerie de surface 3-D d'objets opaques réfléchissants. Munck : « ALMOST signifie « une méthode de tomographie de surface optique multicolore sans étiquette ». Elle fournit une reconstruction de surface en 3D d'échantillons non transparents, y compris des informations sur sa couleur et ses propriétés réfléchissantes."

Munck pense que de nombreux domaines de recherche bénéficieront de cette manière simple de documenter et de quantifier les surfaces 3D, car PRESQUE peut être appliqué aux échantillons biologiques et non biologiques :« La capacité d'enregistrer la surface d'un objet de taille moyenne en 3D ouvre des perspectives pour les dépôts numériques de collections zoologiques et botaniques et permet un lien avec l'impression 3D de ces objets.De l'analyse pigmentaire à la réalité virtuelle, ou même artistique, les possibilités sont infinies. » Les scientifiques illustrent parfaitement cela en imageant non seulement des échantillons biologiques tels que les mouches des fruits et les cônes de graines, mais aussi des figurines Lego.

De l'argent à l'or :optimiser une méthode centenaire pour étudier plus en détail les neurones

A la fin du 19e siècle, Camillo Golgi a développé une méthode pour colorer les longues saillies de cellules cérébrales individuelles dans ce qu'il a appelé "la réaction noire". Désormais appelée méthode de Golgi, le protocole a été affiné au fil des ans et s'est avéré déterminant pour de nombreuses avancées révolutionnaires en neurobiologie. Néanmoins, il a aussi quelques inconvénients importants, selon Natalia Gunko (VIB-KU Leuven) :« Les techniques de coloration de Golgi sont encore largement utilisées dans la recherche et le diagnostic clinique, mais ils sont incompatibles avec d'autres études de l'architecture subcellulaire des neurones en microscopie électronique en raison de la formation de grandes, dépôts d'argent denses aux électrons qui masquent les détails ultrastructuraux."

Pour résoudre ce problème, Gunko et son équipe ont adapté la méthode de Golgi pour la microscopie électronique en remplaçant les sels d'argent par des sels d'or, résultant en des particules beaucoup plus petites qui sont souvent déposées à la périphérie des neurones.

"C'est la première utilisation réussie d'une technique de coloration basée sur Golgi pour tracer des neurones sur toute leur longueur, préserver les détails ultrastructuraux, " dit Gunko, qui a immédiatement appliqué la technique pour étudier l'ultrastructure neuronale dans un modèle de la maladie d'Alzheimer.

"Nous avons combiné la coloration de Golgi avec un marquage fluorescent et un nettoyage des tissus pour visualiser les relations spatiales entre des neurones entiers et des plaques amyloïdes dans des échantillons de cerveau d'un modèle de souris Alzheimer." Ceci n'est qu'un exemple de l'utilisation de la nouvelle méthode dans les neurosciences fondamentales et l'étude de la morphologie neuronale dans les maladies du cerveau.