De nouveaux microscopes pour percer les mystères de l’organisation du cerveau

Des chercheurs du monde entier partagent leurs images sensationnelles et leurs impressions: l'initiative open source mesoSPIM

Genève, Suisse – Le secret pour capturer de splendides images du cerveau au moyen d'une nouvelle génération de microscopes personnalisés est dévoilé aujourd’hui dans Nature Methods. Les nouveaux microscopes, connus sous le nom de mesoSPIMs, sont capables de capturer les moindres détails du tissu cérébral jusqu’aux neurones individuels, qui sont cinq fois plus fins qu'un cheveu humain, et ils peuvent mettre au jour l'anatomie 3D de petits organes entiers à une vitesse encore jamais égalée. Les microscopes MesoSPIMs fournissent de nouvelles informations sur l’organisation du cerveau et de la moelle épinière aux chercheurs qui tentent de restaurer les mouvements après une paralysie ou explorent les réseaux neuronaux impliqués dans la cognition, le plaisir ou la toxicomanie.

Dans la mesure où les mesoSPIMs génèrent des images haute résolution de grands échantillons plus rapidement que les microscopes existants, ils sont bénéfiques pour passer au crible rapidement de nombreux échantillons. Une nouvelle initiative open source, impliquant d’éminents chercheurs européens en neurosciences, assure la diffusion des mesoSPIMs à l'échelle mondiale au fur et à mesure que les chercheurs partagent leur expertise et leur enthousiasme, ainsi que leurs images et vidéos époustouflantes.

Les MesoSPIMs, l'abréviation de ‘mesoscale selective plane-illumination microscopes’, sont des microscopes à feuille de lumière. Contrairement à la microscopie traditionnelle, dans laquelle les échantillons sont détaillés en coupes au moyen d'une lame avant d’être visualisés au microscope sur une plaque, ces microscopes découpent optiquement les échantillons au moyen d'une feuille de lumière. Ce sectionnement optique capture des fragments d'image sans endommager l'échantillon. Les coupes capturées sont ensuite combinées afin de reconstruire une image tridimensionnelle détaillée d'un organe ou échantillon entier. Les microscopes à feuille de lumière standards produisent des ensembles de données très volumineux, dont l’analyse demande beaucoup de temps. Les MesoSPIMs contournent ce problème grâce à des technologies optiques innovantes qui permettent un balayage rapide et une visualisation et quantification directes des données capturées.

L'initiative mesoSPIM, lancée par le Dr Fabian Voigt du groupe du Prof. Fritjof Helmchen du Brain Research Institute de l'université de Zurich, permet l'intégration de technologies de pointe dans les laboratoires de recherche à travers le monde. «Nous avons créé l'initiative open source mesoSPIM afin de partager les derniers développements dans le domaine de l'instrumentation et des logiciels de microscopie avec la communauté de l’imagerie. Toutes les personnes à la recherche de données anatomiques de grande qualité provenant de grands échantillons disposent à présent des informations dont elles ont besoin pour construire et exploiter leur propre mesoSPIM.», a affirmé le Dr Voigt. 

La force de l'initiative réside dans les apports de diverses disciplines, telles que la physique, la biologie développementale et les neurosciences, permettant le perfectionnement des microscopes et l’essor de la recherche sur le cerveau.

Il y a actuellement sept mesoSPIMs en fonctionnement à travers l’Europe et sept supplémentaires sont en construction. L'un des nouveaux mesoSPIMs se trouve au Advanced Lightsheet Imaging Center (ALICe) du Wyss Center. Ouverte aux usagers externes, la plateforme ALICe propose une gamme complète de services allant de la préparation des échantillons à l'analyse des images, sous la supervision scientifique d’experts de l’Université de Genève et de l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL).

Le Dr Stéphane Pagès, coordinateur scientifique de la plateforme ALICe, a déclaré: «Nous sommes très fiers que l'un des sept seuls microscopes mesoSPIM au monde se trouve au Wyss Center. Les microscopes MesoSPIM règlent le problème de longue date qui consistait à atteindre une qualité d'image exceptionnelle dans de grands échantillons en des laps de temps très courts. Nous sommes ravis de faire partie de l'initiative qui fait rayonner cette technologie à travers le monde.»

L'initiative mesoSPIM s’adresse aux groupes de chercheurs et aux établissements d'imagerie disposant d’une expérience dans la construction et le soutien de microscopes personnalisés. Un mesoSPIM peut être installé en quelques jours et nécessite typiquement un budget d’env. 200 000 USD. 

L’article ‘The mesoSPIM initiative – open-source light-sheet microscopes for imaging cleared tissue’ est publié dans Nature Methods.