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Les progrès de la microscopie facilitent la visualisation du développement embryonnaire

Au cours du développement, divers mécanismes se produisent qui brisent la symétrie et induisent les spécifications du plan corporel. Des scientifiques européens ont mis au point une nouvelle technique d'imagerie qui leur a permis de caractériser ces évènements en détail.
Les progrès de la microscopie facilitent la visualisation du développement embryonnaire
Le développement embryonnaire est un processus complexe d'évènements cellulaires et morphogénétiques qui sont hautement réglementés, à la fois dans le temps et dans l'espace. Malgré les progrès réalisés dans les techniques de biologie moléculaire, la plupart des études de biologie du développement n'offrent pas la résolution cellulaire nécessaire ou se limitent à l'étude qualitative à l'aide d'embryons fixes. Nous manquons donc d'informations sur les mécanismes fondamentaux impliquant l'interaction dynamique et stochastique de grands groupes de cellules. En outre, nous ne comprenons pas complètement comment les interactions cellule-cellule locales conduisent à l'émergence de structures hautement organisées à l'échelle du tissu.

En réponse à cela, le projet INTOTOMORPHOGENESIS (In toto imaging of embryonic morphogenesis: Collective cell movements and symmetry breaking), financé par l'UE, a étudié les questions fondamentales de la morphogenèse avec une approche dynamique et multi-échelle. À cette fin, ils ont utilisé des reporters fluorescents, la microscopie et le traitement d'image, permettant de visualiser la dynamique des grandes populations de cellules dans l'embryon en développement.

Le concept d'imagerie dans sa totalité a fourni une opportunité unique d'étudier les mécanismes cellulaires du niveau de la cellule à celui d'organe entier ou d'organisme de manière quantitative. Les principaux défis auxquels les chercheurs ont été confrontés étaient les interférences potentielles de l'imagerie dans sa totalité avec la biologie normale et la viabilité de l'embryon. En outre, la complexité des données générées demandait une analyse informatique.

Dans ce contexte, les équipes de scientifiques ont mis au point une technique de microscopie à nappe lumineuse par fluorescence excitée par 2 photons qui a donné une meilleure profondeur d'imagerie, une meilleure vitesse d'acquisition et une invasivité moindre. Après validation dans les organismes modèles comme le poisson-zèbre et les drosophiles, les scientifiques ont utilisé cette technique dans diverses études aux côtés d'outils de traitement d'image adaptés et d'innovations d'analyses de données.

Dans l'ensemble, cette technique a permis l'étude détaillée du développement cardiaque et des spécifications de l'axe chez les embryons, ainsi que l'imagerie fonctionnelle du cerveau. Cela constitue sans aucun doute un outil puissant qui facilitera les recherches futures dans les requêtes biologiques essentielles avec un degré de détail sans précédent.

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Mots-clés

Microscopie, développement de l'embryon, INTOTOMORPHOGENESIS, imagerie totale, morphogenèse