Un microscope confocal pour imager en profondeur le système visuel

Publié le : 27 juillet 2020

Mise à jour de la page : le 07/12/2023

 

Porteur du projet :  Alain CHEDOTAL – Institut de la Vision (Paris)

Titre du projet : Imagerie en profondeur, résolutive et multicolore du système visuel : du développement à la pathologie

Equipement financé grâce à l’opération Rotary-Espoir en Tête 2020 et sélectionné par le Conseil Scientifique de la FRC : un microscope confocal pour un montant de 200 000 €

 

Description de l’équipement :

La microscopie confocale est de nos jours une technologie indispensable aux chercheurs pour pouvoir visualiser des structures en trois dimensions et à une échelle très petite. Pour la recherche en neurosciences, elle permet par exemple de visualiser les neurones et autres cellules du cerveau, mais aussi plus précisément les différentes molécules exprimées par celles-ci, afin d’effectuer des observations qualitatives (e.g. morphologie anormale d’une structure) et quantitatives (e.g. expression moins forte d’une protéine essentielle).

Dans le but de remplacer l’un des plus anciens microscopes confocaux de l’Institut de la Vision, l’acquisition de l’Olympus FV-3000, un nouveau microscope confocal plus performant, offrira de nouveaux services indisponibles actuellement. En effet, cet équipement permettra une détection plus fine et plus sensible, une acquisition plus rapide, la possibilité de travailler sur des échantillons plus larges et plus épais et une meilleure définition à de faibles grossissements, ce qui permet de réduire le temps de chaque étude. Ce nouveau système possède également une technologie exclusive pour ajuster la correction de l’objectif à travers le volume et pendant l’acquisition. Il sera associé à un objectif permettant d’imager en profondeur, qui sera utilisé sur des échantillons transparents. La combinaison de la microscopie confocale avec des échantillons transparents permettra d’imager de grands volumes d’échantillons de tissus à une résolution plus élevée que l’imagerie à deux photons et jusqu’à quelques millimètres de profondeur.

Ce nouveau microscope confocal sera installé sur la plateforme d’imagerie de l’Institut de la Vision. Cette plateforme, qui fait partie du réseau d’imagerie cellulaire de l’Université de la Sorbonne, est ouverte à tous les chercheurs de l’Université, dont certains en ont un usage fréquent. La qualité des équipements et du service d’imagerie de l’Institut attire également de nombreux chercheurs d’autres institutions (CEA, ENS, Collège de France, Institut Pasteur, CNRS Bordeaux, GIN Grenoble, INSERM Lille, Institut Imagine…) qui utilisent régulièrement les équipements à disposition. Depuis 2015, l’Institut de la Vision organise des « ateliers de nettoyage des tissus » qui ont attiré 166 participants de toute l’Europe en 11 sessions de 2,5 jours. Il est donc essentiel de maintenir la haute qualité de ces microscopes, ce qui profitera à l’ensemble de la communauté des neurosciences à Paris et en dehors.

Au sein de l’Institut de la Vision, 7 équipes bénéficieront directement de ce nouvel équipement, primordial pour mener à bien leurs projets de recherche. Ces projets concernent :

• L’étude des mécanismes cellulaires et moléculaires qui contrôlent le développement du système nerveux, et l’élaboration de stratégies de réparation du nerf optique, notamment dans le glaucome
• L’identification de mécanismes responsables de certaines maladies rétiniennes comme la dystrophie rétinienne héréditaire grâce au développement d’organoïdes rétiniens en 3D
• La compréhension de l’origine et l’histoire de la rétine et des centres visuels du cerveau
• L’établissement et la communication entre les différentes cellules de la rétine et du cerveau
• La restauration visuelle grâce à une thérapie optogénétique (stimulation par la lumière) chez les patients ayant perdu les cellules connectant l’œil au cerveau
• La compréhension de l’organisation et de la distribution du flux sanguin dans la rétine afin de comprendre la pathogénie des maladies affectant la circulation rétinienne

Les thérapies géniques pour réactiver les neurones rétiniens après une dégénérescence comme dans la rétinite pigmentaire

 

L’équipement

Microscope confoncal financé par le Rotary-Espoir en Tête

 

Premiers résultats obtenus grâce à l’équipement

Le microscope confocal financé par le Rotary-Espoir en Tête a permis de réaliser des acquisitions d’images décrivant :

• Le développement des populations cellulaires au cours du développement de la rétine ;
• La régénération des nerfs de la cornée ;
• L’étude du développement des cellules ganglionnaires de la rétine, ces cellules transmettent les informations visuelles au cerveau via le nerf optique ;
• Le développement de nouveaux outils moléculaires pour le suivi de la naissance des neurones dans le cerveau du poisson zèbre ;
• L’implication du guidage axonal, mécanisme permettant aux axones de se « connecter » à leurs cellules cibles, dans le contrôle du développement des artères hépatiques
• L’étude du produit d’expression de gènes impliqués dans la myopie dans des modèles murins ;
• L’étude du développement du ganglion ciliaire – amas de corps cellulaires des neurones du système nerveux autonome participant à la motricité oculaire.

Les premières images

Image 1

Acquisition d’image de cellules ganglionnaires de la rétine chez le poisson-zèbre

 

Image 2 et 3

Cellules neuronales sur les images 2 et 3

Prochaines utilisations prévues

Les prochaines utilisations prévues sont l’imagerie BRAINBOW en mosaïques d’images. Cette technique d’imagerie utilise des modèles murins génétiquement modifiés pour l’expression de protéines fluorescentes de couleurs : cyan, jaune, rouge et rouge profond. Elle permet de visualiser et suivre individuellement le développement des cellules nerveuses et étudier les circuits neuronaux.