Vers une imagerie in vivo du cerveau, à l'échelle nanométrique

La microscopie par fluorescence est une technique très puissance qui a permis aux scientifiques d'étudier in vivo la dynamique des processus biologiques, avec une spécificité moléculaire. Cependant, de nombreuses structures cellulaires sont hors de portée des techniques classiques de fluorescence (comme les synapses et les épines dendritiques dans le cerveau).


Il est possible de surmonter la limite de diffraction des microscopes optique utilisant des lentilles, mais l'intérêt des méthodes était limité par les images de mauvaise qualité en profondeur dans les tissus vivants. Le projet BRAIN STED («Intravital optical super-resolution imaging in the brain»), financé par l'UE, a mis au point une nouvelle technique d'imagerie par fluorescence des structures nanométriques et de la dynamique des cellules vivantes et de l'intérieur des tissus, tout particulièrement dans le cerveau.


Le microscope à super résolution conçu par les scientifiques de BRAIN STED a été testé sur des cellules vivantes, en culture. Il a montré une résolution suffisante, une haute qualité d'image et la possibilité de prendre plusieurs images à la suite (pour comparer les changements dans les tissus après une manipulation expérimentale). Testée sur des cultures de tissu cérébral, la technique a produit (après compensation des aberrations optiques), des images en haute résolution de neurones situés en profondeur. Elle a ainsi permis d'élucider la structure tridimensionnelle complexe des neurones dans des tissus vivants.


Avec une résolution qui n'est plus limitée par la diffraction, cette technique ouvre la voie à l'observation du fonctionnement du cerveau et des structures nanométriques chez le vivant. Elle pourrait être intégrée dans un appareil miniaturisé d'imagerie pour la nanoscopie in vivo. Elle devrait aussi éclaircir les mécanismes moléculaires de l'apprentissage et de la mémoire. D'une manière plus générale, elle pourrait révéler d'importantes relations entre la structure et la fonction dans quasiment tous les tissus et cellules du corps, sains ou malades. Enfin, elle mettra l'UE à la pointe d'un important marché mondial.