Une nouvelle approche pour cartographier les cellules du corps
Les récents progrès en matière de microscopie optique ont permis une imagerie plus exacte des éléments cellulaires. La microscopie à dépletion par émission stimulée (STED), permet de passer d'une résolution conventionnelle d'environ 200-300 nm à 30-60 nm. Son association à une autre nouvelle technique (la microscopie STED à deux couleurs) a permis aux chercheurs de déterminer la position des éléments cellulaires au niveau du nanomètre. Financé par l'UE, le projet NANOMAP (The synapse nanomap) a œuvré à créer une carte cellulaire de la synapse à l'échelle nanométrique grâce à la microscopie, tâche que ne peut accomplir la microscopie optique conventionnelle. Le projet a exploré la microscopie STED pour indiquer efficacement les positions des composants majeurs de la synapse. L'équipe du projet a utilisé des cultures de neurones de l'hippocampe (qui présentent des terminaisons nerveuses synaptiques d'un micron de diamètre) pour identifier les sites des protéines synaptiques impliquées dans la libération du neurotransmetteur. Les chercheurs se sont également penchés sur d'autres éléments connexes comme le cytosquelette, les mitochondries et les endosomes de la synapse. À l'aide de l'imagerie STED, du positionnement par microscopie électronique et de la modélisation in silico, les chercheurs ont d'abord réalisé une carte à l'échelle nanométrique de presque la moitié des éléments cellulaires au sein de la synapse. La carte nanométrique a couvert trois différents systèmes synaptiques, soit des synapses corticales isolées, des synapses hippocampiques en culture et des synapses neuromusculaires de souris. La biochimie quantitative permettant d'examiner les nombres de copie pour chacune de ces protéines a soutenu les efforts de l'équipe. En combinant le transfert de Western avec des approches modernes de spectrométrie de masse, les chercheurs ont déterminé le nombre de copies pour quelques 1 200 protéines dans les synapses, qui représentent plus de 90 % de la synapse. La carte nanométrique 3D a donc été conçue en accord avec les objectifs du projet, ouvrant ainsi de nouvelles voies de recherche sur la synapse. Les travaux ont notamment fait la lumière sur plusieurs thèmes neuroscientifiques, dont les corrélations entre les éléments de la zone active pré- et post-synaptiques, la récupération des vésicules synaptiques et le rôle des éléments du cytosquelette dans la transmission synaptique. La carte résultante devrait conduire d'autres chercheurs à développer des nanocartes cellulaires plus sophistiquées, remplaçant les techniques de fractionnement cellulaire imprécises visant à localiser les protéines.
Mots‑clés
Cartographie cellulaire, synapse, microscopie, déplétion par émission stimulée, NANOMAP
