Observer en direct le fonctionnement du cerveau d’une larve de poisson-zèbre intacte

Grâce à une nouvelle technique de microscopie, une équipe de physiciens et de biologistes a observé le fonctionnement simultané de près de 5000 neurones d’une larve de poisson-zèbre âgée de quelques jours. Cette méthode reposant sur l’illumination sélective d’un plan par une nappe laser fournit 20 fois plus d’information que les approches traditionnelles.

L’imagerie calcique permet de mesurer de manière non invasive l’activité de larges populations de neurones d’animaux transgéniques. Ces derniers synthétisent une molécule qui devient fluorescente en présence des ions calcium pénétrant dans la cellule lors de l’activité nerveuse. Les techniques actuelles de microscopie permettent d’enregistrer simultanément le fonctionnement d’un millier de neurones, soit seulement 1% du cerveau des vertébrés les plus simples. Deux équipes, l’une américaine et l’autre française (issue d’une collaboration entre l’UPMC et l’Institut de Biologie de l’ENS), ont développé une nouvelle approche permettant de multiplier ce nombre par un facteur 20. Ils ont réalisé des enregistrements en volume de plusieurs dizaines de milliers de neurones simultanément sur des larves de poisson-zèbre, représentant une large fraction du volume du cerveau de l’animal. Ce travail est publié dans la revue Frontiers in Neural Circuits.

Les chercheurs illuminent un plan du cerceau grâce à une nappe de lumière résultant du déplacement rapide d’un faisceau laser fin. Ils enregistrent simultanément l’image de la fluorescence des cellules illuminées par ce plan. Cette approche offre un débit élevé, car les mesures sont effectuées simultanément sur tout un plan alors que dans les méthodes standard les images sont capturées point par point. Cette nouvelle méthode d’imagerie calcique ouvre d’importantes perspectives dans le domaine de la neurobiologie, et en particulier elle pourrait permettre de mieux comprendre l’architecture du cerveau à grande échelle.

Source : Institut de physique du CNRS