La démence est un terme général qui décrit la perte de fonctions cognitives comme la mémoire, le langage, le raisonnement et d’autres capacités de réflexion. Selon l’Organisation mondiale de la Santé (OMS), 139 millions de personnes dans le monde devraient être atteintes de démence d’ici 2050. La maladie d’Alzheimer (MA) est la cause la plus fréquente de démence et on pense qu’elle représente 60 à 70 % de tous les cas de démence.
La maladie d’Alzheimer est un trouble évolutif, ce qui signifie que les symptômes de la démence se développent progressivement au fil des ans et finissent par s’aggraver. La cause de la MA est inconnue, la pathogenèse de la MA n’est pas bien comprise, et il n’existe pas de traitement efficace.
L’une des cibles pour approfondir notre compréhension de la MA est la myéline, une substance du cerveau structurée en forme de gaine qui isole les fibres nerveuses (axones) et accélère la conduction des impulsions nerveuses. Des études récentes (Steadman et al., 2020; Pan et al., 2020; Wang et al., 2020) montrent que la formation de myéline chez les souris adultes est étroitement liée à la mémoire spatiale et que la réduction de la formation de myéline est l’une des causes de la diminution de la fonction mémorielle liée à l’âge.
Dans une étude récente, l’équipe du professeur Feng Mei de l’École des sciences médicales fondamentales de l’Université de médecine militaire (troisième université de médecine militaire) a révélé les changements dynamiques de la formation de myéline qui se produisent en cas de maladie d’Alzheimer en utilisant des images en haute résolution de coupes de cerveau (Chen et al., 2021).
Dans cet entretien, Kai Jin de la division Marketing et ventes d’Evident Chine et Hongxia Zheng de Chengdu Zhixin Technology Co. Ltd. A se sont entretenus avec le professeur Feng Mei et le chercheur Jingfei Chen au sujet de leurs recherches et de leur expérience d’imagerie de coupes de cerveau.
Q. : Quels changements affectent la myéline et quels rôles la myéline joue-t-elle dans un cerveau atteint de la maladie d’Alzheimer ?
R. : En utilisant des souris transgéniques avec des rapporteurs fluorescents spécifiques aux cellules, nous avons observé la formation de myéline et révélé une dynamique unique de la formation de myéline dans le cerveau de souris APP/PS1 (un modèle de souris atteint de la maladie d’Alzheimer). Des souris knockout conditionnelles, des études comportementales et des expériences électrophysiologiques montrent que le renouvellement accéléré de la myéline peut réduire la perte de mémoire et le dysfonctionnement physiologique de l’hippocampe chez des souris atteintes de MA.
Le principal résultat de l’étude est que la régénération de la myéline pourrait être améliorée dans le cerveau de la souris atteinte de MA même après une démyélinisation importante, ce qui pourrait conduire à une amélioration de la fonction cognitive. Cela indique que la stimulation de la formation de la myéline par modification génétique ou intervention pharmacologique pourrait réellement améliorer les phénomènes induits par la MA et représente une approche thérapeutique prometteuse pour atténuer les symptômes liés à la MA.
Ｑ. : Quelles difficultés techniques avez-vous rencontrées lors de la prise de vues de coupes du cerveau ?
R. : Notre groupe devait acquérir des images de plusieurs régions cérébrales, comme le cortex, l’hippocampe et le corps calleux. Cela nécessite une imagerie rapide de tranches de cerveau à la fois multidimensionnelle et multicanal. Autre défi : le signal dans les tranches de cerveau transgénique avec des rapporteurs fluorescents spécifiques aux cellules peut rapidement s’estomper en raison du photoblanchiment.
Par conséquent, il nous fallait un équipement d’imagerie capable de répondre aux exigences suivantes :
- Le signal du gène rapporteur fluorescent spécifique aux cellules étant faible et s’estompant facilement, une imagerie à haute sensibilité et à grande vitesse était nécessaire.
- Étant donné que plusieurs régions cérébrales sont impliquées, nous devions observer des changements dans la gaine de myéline à plusieurs endroits. Nous avions également besoin d’une image assemblée de la tranche de cerveau entière pour éviter la subjectivité lors de la sélection du champ de vision.
- La myéline et la microglie ayant des structures tridimensionnelles, nous devions prendre des images tridimensionnelles avec une haute résolution dans l’axe Z.
Au début du projet, des expériences ont été menées à l’aide de microscopes confocaux à balayage laser à point unique conventionnels. Bien que les microscopes à balayage à point unique puissent produire des images de haute qualité dans un champ de vision unique, de nombreuses images doivent être assemblées entre elles pour acquérir une image d’une grande zone, ce qui prend beaucoup de temps. Les marqueurs fluorescents s’estompaient également en raison du rayonnement lumineux sur l’échantillon.
Après de nombreuses études, nous avons constaté que le système IXplore™ Spin, un microscope confocal à disque rotatif avec balayage à grande vitesse, phototoxicité faible et fonctions automatisées telles que l’assemblage d’images et l’imagerie multipoint, permettait de gagner beaucoup de temps pendant l’expérience.
Q. : Quel rôle le système IXplore Spin a-t-il joué dans l’obtention des résultats expérimentaux ?
R. : Le système IXplore Spin a acquis des images plus de 30 fois plus vite que notre microscope confocal à balayage laser à point unique conventionnel. Si, par exemple, un microscope confocal à balayage laser à point unique conventionnel prend 3 à 4 heures pour acquérir les images, le système IXplore Spin peut le faire en seulement 10 minutes environ.
L’étude a nécessité des images de tranches entières de cerveau d’environ 60 souris. L’utilisation du système IXplore Spin a considérablement réduit le temps passé à l’acquisition d’images et nous a permis d’exécuter rapidement le projet. En même temps, le microscope confocal à disque rotatif IXplore permet une imagerie reproductible avec une sensibilité élevée, une phototoxicité faible et un endommagement minimal des échantillons fluorescents.
Apprenez-en plus sur le système de microscope IXplore Spin
La série de microscopes IXplore est une gamme de microscopes inversés conçus pour différentes applications de recherche en sciences de la vie. Le système de microscope IXplore Spin utilise une unité de disque rotatif évoluée pour produire une imagerie confocale 3D à grande vitesse sur un grand champ de vision et prolonger la viabilité des cellules dans les expériences en imagerie à intervalles.
Entre autres avantages, on note les suivants :
- Résolution Z améliorée
- Assemblage d’images automatique
- Imagerie 3D précise en profondeur dans les échantillons épais
- Réduction de la phototoxicité et du photoblanchiment
- Possibilité de mise à niveau vers le module à super-résolution SpinSR
Les personnes interrogées : le professeur Feng Mei et le chercheur Jingfei Chen
Professeur Feng Mei | Feng Mei a obtenu son doctorat de l’université de Californie à San Francisco et est actuellement professeur à l’université de médecine militaire (troisième université de médecine militaire) à Chongqing, en Chine. Son groupe étudie depuis longtemps le rôle des changements dynamiques de la myéline dans le développement et les maladies du cerveau et a publié un article dans l’édition en ligne du 8 juin 2021 de Neurone, intitulé « Enhancing myelin renewal reverses cognitive dysfunction in a murine model of Alzheimer’s disease ». |
Jingfei Chen mène des recherches au département d’histologie et d’embryologie du laboratoire fondamental de neurobiologie et de recherche sur le cerveau et l’intelligence de la commission d’éducation de Chongqing, université de médecine militaire (troisième université de médecine militaire) à Chongqing, en Chine.
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Vidéo : Présentation du système IXplore Spin
Brochure : Microscope inversé pour applications de recherche IXplore Spin
