Le marquage multicolore des cellules neuronales individuelles

Le cortex cérébral, ou la couche extérieure du tissu neuronale du cerveau d'un mammifère, présente de nombreuses fonctions, dont la mémoire, l'attention et le langage. Les mini-colonnes corticales sont les unités fonctionnelles de base du cortex, chacune étant composée d'une centaine de neurones environ. Les mini-colonnes se développent à partir des cellules progénitrices au sein de l'embryon. Jusqu'à présent, il a été difficile de marquer distinctement et simultanément de multiples progéniteurs neuronaux et de suivre leurs descendants sur de longues périodes de temps.

Financé par l'UE, un projet en cours, BRAINBOWAKT (Novel genetic engineering approaches for lineage analysis and exploration of Akt function in cortical development), utilise une méthode révolutionnaire pour suivre les neurones individuels. Dans le processus Brainbow, la distinction des neurones individuels dans le cerveau peut se faire à partir de neurones environnants à l'aide de protéines fluorescentes.

Les scientifiques ont mis au point des techniques d'ingénierie génétique innovantes pour marquer les multiples progéniteurs environnants et leurs descendants in vivo avec des marques non ambigus. Les constructions de Brainbow exprimant une vaste palette des marqueurs tricromatiques (protéines rouges, jaunes et bleues fluorescentes) ont été adressées à des compartiments subcellulaires spécifiques. Ces transgènes ont été introduits dans le cerveau antérieur de la souris embryonnaire par électroporation. Il a été possible de marquer les cellules progénitrices sur de nombreux tours de division cellulaire, et de suivre leurs descendants à des étapes adultes. Les souris transgéniques générant avec les nouvelles constructions Brainbow ont permis le marquage de progéniteurs neuraux à des étapes et des sites où l'électroporation ne peut être effectuée.

Brainbow a été développé plus avant afin de moduler la fonction des protéines candidates in vivo. Le résultat final était une mosaïque génétique dans laquelle le statut de l'expression génique dans les cellules était codé par couleur. Cette approche permet de suivre les cellules environnantes au sein du même échantillon avec des taux d'expression génique différents. La méthode permettra de comprendre l'influence des régulateurs moléculaires clés sur le développement cortical.

La stratégie multi-clonale multicolore établie est actuellement appliquée à l'investigation de la formation et de la fonction corticale en mini-colonne de la protéine kinase B (Akt) spécifique à la sérine/thréonine, un acteur clé dans les multiples processus cellulaires, dont le métabolisme, la survie et l'apoptose.