Un vidéomicroscope pour analyser en temps réel les cellules du cerveau

Publié le : 13 juin 2018

Mise à jour de la page : le 10/02/2021

 

Cédric RAOUL – Institut des Neurosciences de Montpellier (INM)

Titre du projet : « Acquisition d’un vidéomicroscope de dernière génération pour l’étude des interactions cellulaires et des mécanismes impliqués dans la mort neuronale et la régénération »

Équipement financé grâce à l’opération Rotary-Espoir en Tête 2018 et sélectionné par le Conseil Scientifique de la FRC : un vidéomicroscope pour un montant de 106 610 €.

 

Description du projet

Les avancées dans la compréhension des processus qui sous-tendent les maladies neurologiques dépendent directement des moyens disponibles pour étudier la dynamique de communication entre les cellules dans le cerveau. En effet, les interactions cellulaires qui régissent la spécification et la différenciation des neurones ainsi que les activités physiologiques représentent l’événement principal dont l’intégrité est affectée dans plusieurs pathologies du cerveau.

L’imagerie du vivant permettant de visualiser les cellules dans leur état natif et d’obtenir des informations sur la dynamique et la cinétique de leurs interactions était, jusqu’à présent, relativement peu performante du fait de la durée nécessairement limitée des fenêtres d’enregistrement. Le développement technologique qui a conduit à la conception de vidéomicroscopes permettant l’enregistrement de cultures cellulaires pendant des jours voire des semaines ouvre de nouveaux champs d’investigation. Aujourd’hui, la vidéomicroscopie rend possible le suivi au long cours de la cinétique des interactions cellulaires, de la différenciation, la survie, la croissance axonale et l’activité électrique de populations neuronales parfaitement identifiées et maintenues dans des conditions de culture appropriées pour l’analyse de processus physiologiques et pathologiques. Les images haute définition des cellules obtenues automatiquement 24h sur 24 et de manière non-invasive permettent un suivi détaillé de divers processus biologiques comme la migration, la croissance, la prolifération, la mort cellulaire, les réponses calciques, la différentiation, la plasticité…

L’installation d’un appareil de vidéomicroscopie de dernière génération à l’Institut des Neurosciences de Montpellier (INM) permettra à plusieurs (≥5) équipes d’accroître leur potentiel d’investigation dans les nombreux champs de recherche qu’elles explorent pour approfondir les connaissances sur diverses pathologies affectant le système moteur et somato-sensoriel (audition, vision), notamment : la sclérose latérale amyotrophique (SLA) avec l’analyse des processus conduisant à la mort des motoneurones, la section accidentelle des nerfs et les douleurs neuropathiques qu’elle génère et la mort neuronale induite par les cellules gliales dans des tumeurs. Un autre volet important des recherches conduites à l’INM concerne le développement et l’évaluation de nouvelles approches thérapeutiques visant à réduire les déficits/handicaps sensoriels (surdité, acouphènes, dystrophie rétinienne) et moteurs associés aux maladies neurologiques.

Pour toutes ces recherches, la visualisation directe des interactions entre les neurones et les autres cellules fournira de précieuses informations sur la dynamique des mécanismes à l’origine de la mort neuronale et des processus mis en œuvre lors de la régénération.

 

L’équipement

Le vidéomicroscope a été mis en service en mai 2019.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Photographies du vidéomicroscope

 

Pour l’instant, deux principales études ont été menées : une étude de la différentiation des cellules souches en cellules neuronales, et une étude de la dégénérescence des neurones et de leur phagocytose par des cellules microgliales (la phagocytose est un processus biologique qui consiste à ingérer des particules étrangères ou des débris cellulaires pour les détruire, et dans notre cerveau ce sont les cellules microgliales qui s’en chargent).

Pour cette seconde étude, l’équipe porteuse du projet s’intéresse plus spécifiquement aux mécanismes de reconnaissance et d’élimination des motoneurones en dégénérescence, dans le cadre de la Sclérose Latérale Amyotrophique. La vidéomicroscopie en temps réel à haute définition leur permet de suivre le devenir des neurones en dégénérescence. Les chercheurs ont mis au point un système de co-culture de motoneurones et de cellules microgliales (les cellules phagocytaires du cerveau). Le vidéomicroscope leur permet de suivre et de quantifier ce processus d’élimination des neurones. Leur objectif est d’identifier ensuite les molécules capables de marquer les cellules à phagocyter afin qu’elles soient éliminées et ne persistent pas dans le système nerveux central. Un potentiel acteur moléculaire de cette reconnaissance a été identifié. L’équipe est actuellement dans la phase de validation de la molécule capable de marquer les motoneurones voués à être éliminés par phagocytose.

 

Les équipes utilisatrices

Le vidéomicroscope est utilisé principalement par 5 équipes de recherche Inserm de l’Institut des Neurosciences de Montpellier.

• L’équipe Pathologie du motoneurone, dirigée par le Dr. Cédric Raoul, dans le but d’étudier la contribution des cellules non-neuronales dans la mort sélective des motoneurones dans la SLA.
• L’équipe Neuroplasticité, dirigée par le Dr. Jean-Philippe Hugnot, pour visualiser les interactions des cellules de gliome de bas grade avec les neurones.
• L’équipe Somesthésie, dirigée par le Dr. Patrick Carroll et le Dr. Alexandre Pattyn, pour l’étude physiopathologique des neurones sensoriels dérivés de cellules souches murines et humaines.
• L’équipe Audition, dirigée par le Dr. Régis Nouvian, pour étudier les mécanismes sous-jacents à l’activité spontanée durant le développement de la cochlée.
• L’équipe Vision, dirigée par le Dr. Vasiliki Kalatzis, pour comprendre et traiter les dystrophies rétiniennes via l’utilisation de modèles rétiniens dérivés de cellules souches pluripotentes induites humaines

> Photo équipe : Principaux collaborateurs impliqués dans le projet

 

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Crédit photo : © Philippe Fraysseix