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Non-linear Optical Imaging of Myelin and Metabolism in living tissues

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Une analyse de la sclérose en plaques par imagerie optique de la myéline et du métabolisme cérébral

Des chercheurs européens ont développé une nouvelle méthode combinatoire capable de nous fournir un aperçu des taux de myéline et des changements métaboliques dans le cerveau. Cette méthode permettra d’améliorer notre compréhension des premiers stades de la sclérose en plaques (SEP).

Recherche fondamentale
Santé

La SEP se caractérise par une rupture de la gaine de myéline qui isole et protège les neurones, entraînant ainsi une neurodégénérescence importante. Surtout, la gaine de myéline constitue un support énergétique majeur pour les neurones et soutient le développement du système nerveux des vertébrés. Le développement de stratégies de remyélinisation reste par conséquent un objectif thérapeutique essentiel. Le diagnostic de la maladie et la surveillance de son évolution sont habituellement réalisés par imagerie par résonance magnétique (IRM), une technique qui permet d’identifier rapidement des lésions démyélinisantes de la SEP. L'IRM n’offre cependant qu’une faible résolution spatiale et une faible spécificité pour les fibres individuelles de myéline, d'autres méthodes optiques non invasives sont donc nécessaires pour étudier en détail les pathologies de la myéline et du métabolisme. Le projet OPTICMYELIMET financé par l'UE a proposé de développer des méthodes optiques de pointe pour l'étude des lésions démyélinisantes de la SPE ainsi que la quantification de la myéline et des états métaboliques du cerveau. Les chercheurs se sont appuyés sur l'imagerie optique non linéaire (ONL), une technique qui combine plusieurs modalités de contraste. Ils ont mis en œuvre une génération de troisième harmonique (THG) et une diffusion Raman anti-Stokes cohérente (CARS, pour coherent anti-Stokes Raman scattering) sur une même plate-forme microscopique, autorisant ainsi la visualisation des gaines de myéline sans marquage radioactif. Dans le même système, l'équipe du projet a développé une microscopie de fluorescence résolue dans le temps (FLIM) multicouleur à deux photons pour la quantification du coenzyme métabolique intrinsèque NADH et donc de l'état métabolique des cellules. Ce système a été utilisé pour démontrer en culture l'effet des médicaments métaboliques sur la concentration relative et la durée de vie du NADH libre/lié, il a ensuite été validé sur des embryons de poissons zèbres et des tissus de synthèse. L'installation OPTICMYELIMET est maintenant capable de caractériser les processus métaboliques des tissus normaux et pathologiques. Les signaux THG/ CARS identifient la structure de la myéline et sa répartition sur des coupes de tissu cérébral. Les signaux FLIM permettent de caractériser l’état redox des cellules. Au total, les techniques NLO innovantes et non invasives générées au cours du projet OPTICMYELIMET nous permettront de répondre à un problème majeur de santé publique et seront très utiles pour l’étude des pathologies associées à la myéline et des maladies neurodégénératives.

Mots‑clés

Sclérose en plaques, myéline, métabolisme, OPTICMYELIMET, FLIM

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