Une technologie d’imagerie 3D ouvre de nouveaux horizons sur le cerveau Une technologie d’imagerie neuronale 3D innovante devrait permettre aux scientifiques de mieux comprendre comment le cerveau traite l’information. Améliorer notre connaissance de la fonction cérébrale contribuera à la recherche de nouveaux traitements pour lutter contre certaines maladies et troubles neurologiques. Santé © Whitehoune, Shutterstock Le cerveau est organisé en structures de tailles très variées. Cela va des très petites jonctions synaptiques qui connectent les neurones entre eux à de très grandes structures cérébrales comme le néocortex ou le cervelet. «Pour comprendre comment le cerveau perçoit une information sensorielle et motrice, comment il analyse et réalise des tâches cognitives, nous devons pouvoir mesurer les signaux lorsqu’ils parcourent les circuits neuronaux» explique Angus Silver, coordinateur du projet 3DSCAN et professeur de Neurosciences à l’University College de Londres, au Royaume-Uni. Pour cela, les neuroscientifiques utilisent de plus en plus la microscopie à deux photons, un type précis de microscopie à fluorescence. «Les techniques d’imagerie multiphotonique à fluorescence permettent aux scientifiques de “visualiser” une activité neuronale dans les circuits cérébraux lorsqu’un animal réalise une tâche comportementale», déclare Angus Silver. Lentille acousto-optique Même en utilisant une telle technologie de pointe, mesurer l’activité cérébrale reste une tâche extrêmement compliquée. Un des principaux enjeux réside dans le fait que les microscopes classiques à deux photons génèrent des images 2D et sont lents pour focaliser à différentes profondeurs. «L’un des points essentiels de mes recherches est de comprendre comment le cervelet et le néocortex perçoivent et traitent l’information sensorielle et motrice lors de l’acquisition de comportements efficients», remarque Angus Silver. «Bien que la microscopie à deux photons soit le meilleur outil pour étudier la structure et la fonction du cerveau au niveau des synapses, des neurones et des circuits, je pensais que le suivi de l’activité des circuits cérébraux en 3D nécessitait une meilleure résolution temporelle.» Pour résoudre ça, grâce à une précédente bourse de l’UE, Angus Silver et son équipe ont développé une technologie de balayage 3D, s’articulant autour d’une lentille acousto-optique (AOL). Elle comprend quatre déflecteurs acousto-optiques montés en série et intégrés ensuite dans un microscope à deux photons. Une équipe dédiée à ce projet, composée d’ingénieurs électriciens, de physiciens, de programmeurs en informatique et de chercheurs en recherche expérimentale, a conçu et testé l’innovation et a pu en vérifier son efficacité. «Nous avons montré que nous pouvons désormais scanner à haut débit et de façon sélective des structures neuronales fines en 3D comme les panaches dendritiques» explique Angus Silver. La technologie de balayage non linéaire en 3D par AOL a été brevetée par UCL Business. Des outils innovants L’objectif du plus récent projet 3DSCAN était de s’appuyer sur ce résultat prometteur et de faciliter la commercialisation de cette technologie innovante de balayage 3D. Cela a été réalisé grâce à l’acquisition d’un matériel de protection IP, par l’amélioration des techniques de fabrication à bas coût et par l’étude de marchés potentiels et de partenaires industriels éventuels en microscopie, en biosciences et bien plus encore. «Agile Diffraction, une société issue de l’UCL, a bénéficié de cette bourse pour signer un accord de licence exclusif avec UCL Business permettant d’accéder à l’IP requis pour commercialiser et obtenir une sous-licence pour la technologie», déclare Angus Silver. «Le procédé de fabrication du scanner 3D AOL a depuis été testé et l’investissement des chercheurs a été mis à profit pour acquérir l’invention et commencer à fabriquer des scanners à laser AOL.» Alors que le microscope à deux photons est déjà devenu un instrument essentiel dans la boite à outils des neuroscientifiques, Angus Silver estime que cette technologie 3D devrait développer plus encore cette fonctionnalité dans le futur. Le scanner est maintenant commercialisé et la société collabore avec des scientifiques du secteur privé qui souhaitent acquérir des scanners 3D AOL pour leurs laboratoires et leurs institutions. Un avantage majeur de cette technologie à balayage est qu’elle peut être ajoutée aux microscopes à deux photons. «L’histoire des neurosciences montre que notre compréhension du cerveau a été essentiellement limitée par la technologie disponible», ajoute-t-il. Angus Silver est convaincu que le scanner 3D AOL non linéaire va accélérer le rythme des découvertes en matière de recherche sur les circuits, ce qui favorisera à son tour le développement de nouveaux traitements pour les pathologies et les troubles neurologiques. Mots‑clés 3DSCAN, cerveau, neuronal, microscopie, biosciences, neurones, sensoriel, neurosciences
