Les progrès des techniques de microscopie ont souvent déclenché des découvertes importantes dans le domaine des neurosciences, permettant des informations vitales dans la compréhension du cerveau et de nouveaux traitements prometteurs pour les maladies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson. Une section spéciale sur "La microscopie à super-résolution de la structure et de la fonction neuronales" dans le numéro actuel de la revue Neurophotonique , édité par SPIE, la société internationale d'optique et de photonique, détaille ce travail dans des rapports sur de nouvelles recherches et revues révolutionnaires.

A partir de la technique du Golgi à la fin du 19ème siècle, à la microscopie électronique dans les années 1950, à la microscopie confocale à fluorescence et à deux photons à la fin du 20e siècle, les techniques de microscopie ont permis d'importantes percées en neurosciences, à noter les rédacteurs invités Valentin Nägerl et Jean-Baptiste Sibarita de l'Université de Bordeaux et du CNRS dans leur éditorial de la rubrique spéciale.

"En fournissant des résolutions spatiales et temporelles plus élevées, ainsi que plus de contraste et de spécificité, ces techniques révolutionnaires ont grandement influencé notre vision du fonctionnement du cerveau, " écrivent les éditeurs.

La microscopie à fluorescence à super résolution "est le dernier rayon de la roue révolutionnaire, " notent les rédacteurs invités. " Reconnu par le prix Nobel de chimie en 2014 pour avoir surmonté la barrière de diffraction de la microscopie optique, il ouvre un nouveau potentiel pour bouleverser la recherche biologique au niveau moléculaire. Dix ans après leur développement dans une poignée de laboratoires, les techniques de microscopie à super-résolution se sont propagées comme une traînée de poudre et sont maintenant couramment utilisées dans un grand nombre de laboratoires de biologie. »

Alors que la microscopie à super-résolution est un ajout relativement récent à l'arsenal d'outils disponibles pour la recherche neuroscientifique, a déclaré le rédacteur en chef de Neurophotonics David Boas du Massachusetts General Hospital, Faculté de médecine de Harvard, « l'étendue des applications percutantes augmente rapidement. Cette section spéciale fournit un aperçu de cette croissance avec une collection d'articles passionnants illustrant l'étendue des applications. »

Articles dans la rubrique, beaucoup d'entre eux accessibles en libre accès, aider à valider et évaluer de nouvelles techniques en les comparant avec des approches plus établies. Parmi eux:

Dans "Combler le fossé :ajouter une super-résolution à la tomographie par réseau pour l'identification ultrastructurale et moléculaire corrélée des synapses électriques au niveau du connectome de C. elegans, " Sebastian Matthias Markert de l'Université de Würzburg et ses co-auteurs décrivent une nouvelle méthode pour corréler les informations moléculaires avec le contexte ultrastructural. Leur objectif est de permettre aux chercheurs de disséquer les fondements moléculaires de l'organisation et de la fonction ultrastructurales des synapses électriques avec précision et confiance.

La production de cartes à l'échelle nanométrique de l'organisation des protéines à la surface des cellules ou au sein des organites est une autre perspective passionnante en microscopie à super-résolution. Dans "Compter le nombre de protéines synaptiques :quantification absolue et techniques d'imagerie à molécule unique, " Angela Patrizio et Christian Specht de l'École Normale Supérieure décrivent comment les techniques de microscopie à base de molécule unique offrent des opportunités inégalées pour étudier le contenu et la dynamique des protéines dans des compartiments fonctionnels clés.

Une caractéristique précoce des maladies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson est le mauvais repliement et l'auto-agrégation de protéines dans des structures amyloïdes qui sont censées faire des ravages sur les neurones et les synapses. Dans « Sonder l'agrégation des protéines amyloïdes avec des méthodes de super-résolution optique :du tube à essai aux modèles de maladie », Clemens Kaminski et Gabriele Kaminski Schierle de l'Université de Cambridge expliquent le potentiel des nouvelles techniques de super-résolution optique pour donner un aperçu du mécanisme moléculaire du processus d'auto-assemblage pathogène in vitro et à l'intérieur des cellules.