Pour la première fois, les chercheurs ont suivi le développement des vaisseaux sanguins dans des embryons de poisson zèbre sans utiliser de marqueurs ni d'agents de contraste, qui peuvent perturber les processus biologiques à l'étude.

"Nous avons visualisé avec succès le développement du système cardio-cérébrovasculaire au stade embryonnaire précoce du poisson zèbre, " a déclaré Lei Xi de l'Université des sciences et technologies électroniques de Chine. " Étant donné que le poisson zèbre reste l'un des modèles les plus importants pour étudier les maladies humaines, nous pensons que notre travail est important pour comprendre à la fois les troubles cérébraux et les maladies cardiovasculaires chez l'homme."

Les embryons de poisson zèbre sont transparents, ce qui en fait un excellent modèle pour les chercheurs qui souhaitent étudier le développement et la croissance des organismes vertébrés. Mais jusqu'à maintenant, la visualisation des processus biologiques avec des techniques d'imagerie optique à haute résolution telles que la microscopie confocale à fluorescence et la microscopie à deux photons a généralement nécessité un marqueur de fluorescence ou un agent de contraste. Faire entrer ces agents dans un poisson zèbre n'est pas seulement complexe et prend du temps, mais peut parfois modifier les processus physiologiques naturels qui se déroulent chez le poisson zèbre.

Dans la revue The Optical Society (OSA) Optique Biomédicale Express , Xi et ses collègues rapportent l'utilisation de la microscopie photoacoustique à résolution optique (ORPAM) pour l'imagerie sans étiquette du développement des vaisseaux sur l'ensemble du corps d'un embryon de poisson zèbre avec le mode basse résolution de la technique. Ils ont également zoomé pour suivre la formation des vaisseaux associés au cœur et au cerveau en utilisant le mode haute résolution.

Utiliser le son pour créer des images

L'ORPAM ne nécessite aucun agent de contraste car il forme des images en détectant les ondes ultrasonores créées lorsque les molécules absorbent la lumière. Cette technique de microscopie relativement nouvelle peut fournir des images tridimensionnelles avec une profondeur de pénétration et une résolution spatiale comparables à la microscopie à deux photons.

Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont utilisé un système ORPAM en mode transmission avec un objectif à basse résolution pour imager le développement du navire à différents moments pour l'ensemble du poisson zèbre avec une résolution de 3,5 microns. Ils ont également réalisé l'ORPAM avec un objectif haute résolution pour suivre le développement du système vasculaire cérébral et cardiaque avec une résolution de 1,5 microns. Les images ont révélé le moment exact du développement des vaisseaux cardiaques ainsi que des détails sur le développement de la vascularisation du corps entier chez le poisson zèbre.

"La capacité de visualiser le développement dynamique au stade embryonnaire, lorsque les vaisseaux sanguins se forment et se développent initialement, apporte le potentiel d'utiliser le poisson zèbre pour enquêter sur diverses maladies cardiovasculaires et cérébrovasculaires humaines à l'avenir, " a déclaré Xi. L'approche pourrait être utile pour étudier l'épilepsie, cardiopathie, durcissement et rétrécissement des artères, hypertension artérielle, les crises cardiaques, accidents vasculaires cérébraux et caillots sanguins dans le cerveau.

Les chercheurs travaillent à améliorer la vitesse d'imagerie de la méthode, qui nécessite actuellement 25 minutes pour une analyse d'embryon de poisson zèbre du corps entier. Ils souhaitent également combiner l'ORPAM avec de nouvelles techniques d'expression génique pour étudier les causes génétiques des maladies vasculaires.