La lettre
n°45
ouveautés...
la reconstruction 3D de tissu. L’étude décrite dans l’article
d’Hans-Ulrich Dodt
(5)
utilise la microscopie à double feuille
de lumière pour reconstruire des réseaux neuronaux sur des
cerveaux entiers de souris Thy1-GFP-M.
L’acquisition récente de la version commerciale du micros-
cope à feuille de lumière (ultramicroscope ; LaVision BioTec,
Allemagne) sur la plateforme d’imagerie de l’institut de la
Vision
) (Figure 3) actuellement le seul
centre en France à en disposer et l’évolution de la technique
3DICSCO, ont permis le développement de ce procédé qui
donne de très bons résultats sur de nombreux échantillons
(cerveau, moelle épinière, embryon de souris, chambre anté-
rieur de l’œil) (Figure 4) (lien du film). L’analyse d’image et la
reconstruction 3D sont ensuite réalisées avec des logiciels
de traitements d’image adaptés tels que Imaris®.
Cet ultramicroscope est accessible à tous les membres
de l’institut, aux centres de Recherches parisiens faisant
partie du réseau imagerie UPMC/Paris 6 et dans le cadre
de collaborations publiques ou privées. L’obtention de ce
nouvel instrument n’aurait pas été possible sans le soutien
financier de l’Institut de la Vision et de la Fédération pour la
Recherche sur le Cerveau (Programme « Espoir en tête »
du Rotary Club).
En conclusion, l’ensemble de ces nouvelles techniques
ouvrent de nombreuses perspectives d’applications et fait
aujourd’hui l’objet d’un intérêt majeur, car elles peuvent nous
apporter des éléments de réponse à des questions jusque-
là inexplorables. Des domaines aussi variés que la biologie
cellulaire, la biologie du développement, la biologie marine
et la biologie végétale sont concernées. Le cerveau, lui,
semble toujours conserver une grande part de mystère.
Peut-être plus pour longtemps.
C
ontacts
:
Responsable de la plateforme d’imagerie de l’Institut de la Vision:
Stéphane Fouquet:
Responsable technique du microscope à feuille de lumière:
David Godefroy:
R
éférences
(1) Hama H, Kurokawa H, Kawano H, Ando R, Shimogori T, Noda H, Fukami
K, Sakaue-Sawano A, Miyawaki A. Scale: a chemical approach for
fluorescence imaging and reconstruction of transparent mouse brain.
Nat Neurosci. 2011 Aug 30;14(11):1481-8.
(2) Ke MT, Fujimoto S, Imai T. SeeDB: a simple and morphology-preserving
optical clearing agent for neuronal circuit reconstruction. Nat Neurosci.
2013 Aug;16(8):1154-61.
(3) Ertürk A, Becker K, Jährling N, Mauch CP, Hojer CD, Egen JG, Hellal F,
Bradke F, Sheng M, Dodt HU. Three-dimensional imaging of solvent-cleared
organs using 3DISCO. Nat Protoc. 2012 Nov;7(11):1983-95.
(4) Chung K, Wallace J, Kim SY, Kalyanasundaram S, Andalman AS, Davidson
TJ, Mirzabekov JJ, Zalocusky KA, Mattis J, Denisin AK, Pak S, Bernstein
H, Ramakrishnan C, Grosenick L, Gradinaru V, Deisseroth K. Structural
and molecular interrogation of intact biological systems. Nature. 2013
May 16;497(7449):332-7
(5) Dodt HU, Leischner U, Schierloh A, Jährling N, Mauch CP, Deininger K,
Deussing JM, Eder M, Zieglgänsberger W, Becker K. Ultramicroscopy:
three-dimensional visualization of neuronal networks in the whole mouse
brain. Nat Methods. 2007 Apr;4(4):331-6.
lant du neurotransmetteur aux
protéines et aux acides nu-
cléiques. De plus, l’absence
de lipides membranaires
rend ces molécules acces-
sibles aux sondes par diffu-
sion passive dans le tissu.
Le procédé « Clarity » peut
s’appliquer à n’importe quel
système biologique, et il sera
bien évidemment intéressant
de voir comment les autres
branches de la biologie l’uti-
liseront. Restera à traiter le
plus efficacement possible
l’énorme quantité de données
générées par « Clarity ».
Les méthodes d’acquisitions
Les méthodes permettant de rendre transparents les échan-
tillons ouvrent des perspectives intéressantes en imagerie.
En effet, la contrainte majeure pour la pénétration de la
lumière dans les échantillons est l’opacité de ces derniers.
Nous avons précédemment décrit les méthodes qui per-
mettent d’écarter cette contrainte. Les échantillons trans-
parents peuvent alors être imagés avec les techniques
d’imagerie telles que la microscopie épifluorescente, la
microscopie confocale, la microscopie bi-photonique et
l’imagerie à feuille de lumière. La microscopie en feuille de
lumière permet de réaliser des reconstructions 3D dans un
temps très court. Ce procédé consiste à réaliser des coupes
optiques d’un échantillon en illuminant par le côté, avec une
feuille de lumière, l’échantillon rendu transparent. Plusieurs
études ont montré l’intérêt de cette technique d’imagerie pour
Figure 4 - Distribution
in toto
des fibres myélinisées
(immunomarquage pour le neurofilament NF200)
dans un embryon de souris. L’embryon (stade E13.5)
a été rendu transparent avec la méthode 3DISCO et
une reconstitution d’images a été réalisée grâce à
l’ultramicroscope.
Figure 3 - Dispositif expérimental de
la plateforme d’imagerie de l’Institut
de la Vision, Paris. L’ultramicroscope
(LaVision BioTec) permet la réalisation
de coupes optiques et une reconstitution
du marquage fluorescent dans un tissu
intact rendu transparent.
