Dans le cerveau des mouches des fruits

À l'aide de la tomographie par projection optique (OPT), les chercheurs ont produit des images 3D de cerveaux de mouches des fruits à divers stades de dégénérescence. Ces images pourraient un jour améliorer notre compréhension d'une variété de maladies neurodégénératives chez l'homme.

Tête d'épingle : Une image 3-D d'une mouche des fruits générée à l'aide de la tomographie par projection optique. Grâce à cette technologie, les scientifiques n'ont plus à disséquer les mouches à la main pour observer comment les changements génétiques influencent la perte de cellules cérébrales. Le rouge représente l'exosquelette transparent de la mouche, le vert représente les organes anatomiques et le bleu représente les emplacements d'activation génétiquement modifiés.

Nous espérons à l'avenir répondre aux questions sur les gènes et les protéines qui fonctionnent dans des maladies comme la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson, déclare Leeanne McGurk, doctorante au sein du Conseil de recherches médicales Human Genetics Unit, à Edinburg, en Écosse, qui a travaillé sur le projet d'imagerie des mouches des fruits.

Les mouches des fruits, ou drosophiles, sont souvent utilisées pour étudier la progression de la maladie, car leur durée de vie d'un mois signifie que les maladies progressent rapidement et parce que les mouches possèdent bon nombre des mêmes gènes que les humains. De plus, les défauts liés à l'âge dans le cerveau des mouches produisent de minuscules trous, ou neurovacuoles, dans un processus similaire à celui qui transforme des cerveaux humains sains en cerveaux enchevêtrés de personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer. Mais la dissection des cerveaux de mouches, qui ne mesurent qu'un millimètre de diamètre environ, était un processus laborieux qui endommageait souvent le spécimen.

L'équipe a donc décidé d'utiliser l'OPT pour créer des images du cerveau intact des mouches. La technique avait été conçue à l'origine pour créer des images de minuscules embryons de souris, et elle a depuis été utilisée pour examiner des tissus de souris adultes et certains embryons humains.

Dans cette expérience, les chercheurs ont d'abord dû blanchir l'insecte, car il a un exosquelette sombre qui l'empêche d'être examiné avec un microscope normal. Ensuite, ils ont intégré la minuscule mouche dans du gel et l'ont lentement tournée à 360 degrés pendant qu'un appareil photo prenait 400 photos.

Ces images ont été transformées en images 3D, en utilisant Logiciel également développé sous l'égide du Medical Research Council, la version britannique des National Institutes of Health. Les images montraient clairement les neurovacuoles présentes dans le cerveau des mouches des fruits : des mouches d'âges et de constitutions génétiques différents semblaient avoir différents stades de dégénérescence cérébrale.

Selon les chercheurs, les images cérébrales qu'ils ont créées auraient été impossibles avec la technologie traditionnelle. L'OPT fonctionne exactement comme un scanner à rayons X, en utilisant uniquement la lumière au lieu des rayons X, explique James Sharpe, l'un des auteurs de l'étude et professeur de recherche au Centre de biologie des systèmes pour la régulation génomique, à Barcelone, en Espagne. Cela contraste avec les techniques traditionnelles telles que la microscopie confocale, qui scanne une section d'un échantillon à la fois.

En microscopie confocale, vous essayez de vous concentrer très précisément sur un plan, en essayant de minimiser le bruit informationnel provenant du dessus ou du dessous, explique Sharpe. Cependant, dit-il, l'imagerie OPT prend des informations visuelles à une profondeur aussi grande que possible, puis utilise la rotation pour déterminer où se trouvent les différentes parties de l'image. Cela donne une image beaucoup plus détaillée du spécimen. le étudier des cerveaux des mouches des fruits a été publié récemment dans la revue Bibliothèque publique des sciences ONE .

L'OPT comble également le vide d'imagerie : traditionnellement, les échantillons entre 1 et 10 millimètres étaient trop gros pour être photographiés avec un microscope confocal et trop petits pour être placés dans un scanner IRM. L'OPT est également moins coûteux et peut parfois offrir des images à plus haute résolution qu'un scanner IRM.

Bien que vous puissiez placer un humain dans un scanner IRM, vous n'avez tout simplement pas cette option avec quelque chose de beaucoup plus petit, explique McGurk.

Il y a, bien sûr, des limitations à l'utilisation de l'OPT car la résolution dépend de la transparence de l'échantillon. Certains experts en imagerie cérébrale affirment que bien que cette technologie puisse aider les scientifiques à comprendre les mécanismes de la neurodégénérescence, elle ne sera pas utilisée de sitôt dans le cerveau humain adulte.

Il y a très peu d'applications cliniques à cela, car la lumière devrait traverser la tête, explique Michael Weiner, qui travaille dans l'imagerie IRM de la maladie d'Alzheimer et d'autres maladies à l'hôpital. Centre médical de l'Université de Californie à San Francisco . Je pense que c'est une technique qui doit être développée davantage [avant de pouvoir être utilisée] pour des applications humaines.

Sharpe dit que l'équipe travaille déjà sur des moyens d'améliorer la résolution et le contraste.

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