Crédit :Université de Glasgow
L'un des plus grands défis de la science est l'étude de l'anatomie et de l'architecture cellulaire du cerveau. Une nouvelle technique prometteuse, développé par des scientifiques en Italie, le Royaume-Uni et l'Allemagne, met maintenant en évidence les détails microscopiques du cerveau, même sur des volumes macroscopiques.
Dans un article publié aujourd'hui dans la revue Méthodes naturelles , les chercheurs décrivent comment leur système, appelé Rapid Autofocus via Pupil-Split Image Phase Detection (ou RAPID), représente une percée dans l'imagerie des cerveaux de souris.
Cette nouvelle technique pourrait avoir des répercussions importantes en neurosciences, rendant possible une analyse quantitative de l'architecture à l'échelle du cerveau au niveau subcellulaire.
Dr Ludovico Silvestri, premier auteur de l'étude et chercheur en physique de la matière à l'Université de Florence en Italie, a déclaré :« Le manque d'instruments capables d'analyser de grands volumes à haute résolution a limité nos études de la structure à l'échelle du cerveau à un niveau de basse résolution.
« La méthode actuellement utilisée de microscopie à feuille de lumière combinée à des protocoles chimiques capables de rendre les tissus biologiques transparents, ne parvient pas à maintenir une haute résolution dans des échantillons de plus de quelques centaines de microns."
Dr Leonardo Sacconi, de l'Institut National d'Optique du Conseil National de la Recherche (CNR-INO), un co-auteur de l'article, ajoute :« Au-delà de ces dimensions, le tissu biologique commence à se comporter comme une lentille, perturbant l'alignement du microscope et rendant par conséquent les images floues."
Avec RAPIDE, les chercheurs proposent une nouvelle technologie d'auto-focalisation compatible avec la microscopie optique et capable de corriger automatiquement les désalignements introduits par l'échantillon lui-même en temps réel. En centimètre cube, échantillons effacés, tels que des cerveaux de souris intacts, la mise au point automatique supprime la dégradation de l'image pour permettre des analyses quantitatives améliorées.
Crédit :Université de Glasgow
La nouvelle méthode s'inspire des systèmes optiques d'autofocus que l'on trouve dans les appareils photo reflex, où un jeu de prismes et de lentilles transforme le flou de l'image en un mouvement latéral. Cela permet de stabiliser l'alignement du microscope en temps réel, produire plus net, des images plus riches en détails.
Dr Caroline Müllenbroich, un boursier Marie Skłodowska Curie et conférencier à l'École de physique et d'astronomie de l'Université de Glasgow est co-auteur de l'article. Le Dr Müllenbroich a contribué à la conception et à la mise en œuvre du microscope et du système de mise au point automatique.
Le Dr Müllenbroich a déclaré : « Alors que nous avons inventé à l'origine RAPID pour la microscopie à feuillets lumineux, cette technologie d'autofocus est en effet adaptée à toutes les techniques de microscopie grand champ. Il est très polyvalent et agnostique avec de multiples applications au-delà des neurosciences. »
La haute résolution garantie par RAPID, qui fait également l'objet d'un brevet international détenu par Unifi, le Laboratoire européen de spectroscopie non linéaire (LENS) et le CNR - a permis aux chercheurs d'étudier à l'échelle du cerveau entier des problèmes précédemment analysés uniquement dans de petits, zones locales.
Par exemple, la distribution spatiale d'un type particulier de neurones - qui expriment la somatostatine - a été étudiée, montrer comment ces cellules ont tendance à s'organiser en clusters spatiaux, qui sont soupçonnés de rendre leur action inhibitrice plus efficace.
Une autre application concerne la microglie, un ensemble de cellules aux fonctions différentes (de la réponse aux pathogènes à la régulation de la plasticité neuronale), dont la forme change selon le rôle qu'ils jouent. L'analyse de la microglie réalisée avec RAPID a révélé des différences significatives entre les différentes régions du cerveau, ouvrant la voie à de nouvelles études sur le rôle de cette population cellulaire.
Le papier de l'équipe, intitulé "Autofocus universel pour la microscopie volumétrique quantitative de cerveaux entiers de souris, " est publié dans Nature Methods.
