Un film AFM haute vitesse à pointe longue du bord d'attaque d'une cellule COS-7 vivante dans des conditions de contrôle (à gauche) et après l'application de cytochalasine D (20 ng/mL) (à droite). Crédits :Ryohei Yasuda, Doctorat, Institut Max Planck de Floride pour les neurosciences
Des chercheurs du Max Planck Florida Institute for Neuroscience et de l'Université de Kanazawa (Japon) ont réussi à imager la dynamique structurelle des neurones vivants avec une résolution spatiale sans précédent.
Alors que des progrès ont été réalisés au cours des dernières décennies dans la poursuite de l'optimisation de la microscopie à force atomique (AFM) pour l'imagerie des cellules vivantes, il y avait encore un certain nombre de limitations et de problèmes technologiques qui devaient être résolus avant que les questions fondamentales de la biologie cellulaire puissent être abordées dans les cellules vivantes.
Dans leur publication de mars dans Rapports scientifiques , des chercheurs du Max Planck Florida Institute for Neuroscience et de l'Université de Kanazawa décrivent comment ils ont construit le nouveau système AFM optimisé pour l'imagerie des cellules vivantes. Le système diffère à bien des égards d'un AFM conventionnel :il utilise une aiguille extrêmement longue et pointue fixée à une plaque très flexible. Le système est également optimisé pour une analyse rapide afin de capturer des événements cellulaires dynamiques. Ces modifications ont permis aux chercheurs d'imager des cellules vivantes, telles que des lignées cellulaires de mammifères ou des neurones hippocampiques matures, sans aucun signe de dommages cellulaires.
« Nous avons maintenant démontré que notre nouvel AFM peut visualiser directement les changements morphologiques à l'échelle nanométrique dans les cellules vivantes », a expliqué le Dr Yasuda, neuroscientifique et directeur scientifique du Max Planck Florida Institute for Neuroscience.
En particulier, cette étude démontre la capacité de suivre la dynamique structurelle et le remodelage de la surface cellulaire, comme la morphogenèse des filopodes, volants à membrane, formation de fosses ou endocytose, en réponse aux stimulants environnementaux. Un exemple de cette capacité peut être visualisé dans le film 1, où un fibroblaste est imagé avant et après le traitement avec l'hormone insuline, ce qui renforce intensément le froissement au bord d'attaque de la cellule. Un autre exemple est vu dans le film 2, où les changements morphologiques d'une protrusion neuronale en forme de doigt dans le neurone hippocampique mature sont observés.
Un film AFM haute vitesse à pointe longue d'un neurone hippocampique vivant en culture à 15 DIV. Crédits :Ryohei Yasuda, Doctorat., Institut Max Planck de Floride pour les neurosciences
Selon le Dr Yasuda, les observations réussies de la dynamique structurelle dans les neurones vivants présentent la possibilité de visualiser la morphologie des synapses à une résolution nanométrique en temps réel dans un avenir proche. Puisque les changements de morphologie des synapses sous-tendent la plasticité synaptique et notre apprentissage et notre mémoire, cela nous fournira de nombreuses nouvelles informations sur les mécanismes de stockage des informations par les neurones dans leur morphologie, comment il change la force synaptique et finalement comment il crée une nouvelle mémoire.
