Un microscope haute résolution pour comprendre la plasticité du cerveau avec une précision inégalée
Porteur du projet : Sabine Levi – Laboratoire Plasticité du Cerveau (Paris)
Le Dr. Sabine Levi est directrice de recherche 1ère classe. Après un parcours international, notamment à Washington University (USA), elle a mené ses recherches dans plusieurs établissements reconnus. Elle dirige désormais l’équipe de recherche “La synapse dynamique” (UMR 8249) à l’ESPCI. Son travail explore comment les synapses se forment et s’adaptent, en utilisant des techniques d’imagerie de pointe pour observer les cellules à l’échelle nanométrique. Ses travaux ont été récompensés par le prestigieux prix Janine Courrier de l’Académie des sciences en 2009.
Titre du projet : La microscopie super-résolutive STED pour étudier la plasticité du cerveau
Équipement financé grâce à l’opération Rotary-Espoir en Tête 2025 et sélectionné par le Conseil Scientifique de la Fondation : un microscope à super-résolution pour un montant de 133 000 €.
Quel est l’équipement acquis ?
L’équipement acquis est un module de microscopie à très haute résolution, appelé STED, qui offrira la possibilité d’explorer les mécanismes subcellulaires avec une précision inégalée. Cette technologie ouvrira la voie à des découvertes inédites en révélant, à l’échelle nanométrique, des processus physiologiques et pathologiques jusqu’ici inaccessibles.
Que permet cet équipement ?
Cette technologie de pointe permettra d’observer plusieurs couleurs en simultané dans les tissus biologiques, avec une netteté et une sensibilité accrues, révélant des structures jusqu’à 10 000 fois plus petites qu’un cheveu.
À quoi servira cet équipement ?
Les équipes du laboratoire Plasticité du Cerveau mènent des recherches pour comprendre comment le cerveau s’adapte et se réorganise face à différents défis : troubles du sommeil, stress, vulnérabilité du cerveau adolescent aux drogues, ou encore effets délétères d’une exposition à la caféine pendant la période de lactation, qui correspond au pic de formation des synapses. Ces travaux s’appuient sur l’imagerie pour étudier des processus clés tels que la formation et le remodelage des synapses, les interactions entre neurones et cellules gliales, ou encore la dynamique des constituants cellulaires essentiels comme les mitochondries. Malgré la diversité des questions abordées, toutes les équipes se heurtent aux mêmes limites : faible intensité des signaux fluorescents et taille extrêmement réduite des structures étudiées (30 nm – 1 µm : protéines synaptiques, lysosomes, mitochondries, varicosités et boutons axonaux).
Pour progresser dans ces recherches, il est indispensable de détecter simultanément plusieurs signaux lumineux dans le tissu cérébral, avec une grande précision et sensibilité, ce qu’aucun microscope actuellement disponible au laboratoire ne permet. La microscopie STED s’impose ainsi comme un outil incontournable.
À qui bénéficiera cet équipement ?
L’équipement bénéficiera à plusieurs équipes du laboratoire Plasticité du Cerveau et à des équipes partenaires nationales et internationales.
Équipes internes au laboratoire Plasticité du cerveau :
- Équipe 1 (PY. Plaçais & T. Préat) – Plasticité mitochondriale et mémoire. Le STED améliorera la quantification de la morphologie mitochondriale dans les neurones de la drosophile afin de relier mécanismes subcellulaires et mémoire.
- Équipe 2 (K. Benchenane) – Connectivité neuronale, sommeil et stress. Le STED permettra d’identifier les connexions synaptiques dans le noyau préoptique ventrolatéral impliqué dans le sommeil.
- Équipe 3 (G. Vetere) – Consolidation mnésique et codes spatiaux. Le STED servira à analyser les changements morpho-fonctionnels synaptiques entre cortex, thalamus et hippocampe.
- Équipe 4 (Ph. Faure & A. Mourot) – Effets de la nicotine sur le circuit dopaminergique adolescent. Le STED affinera la détection des boutons dopaminergiques et la quantification des varicosités dans plusieurs régions clés.
- Équipe 5 (S. Lévi) – Rôle du récepteur A2A dans l’élagage synaptique. Le STED améliorera la quantification des synapses et l’étude de l’activité des astrocytes et microglies dans ce processus.
- Équipe 6 (I. Raouf) – Facteurs Hox et maintien de l’identité neuronale. Le STED permettra de visualiser les arborisations axonales et varicosités des neurones dopaminergiques de la drosophile.
Équipes partenaires nationales et internationales :
- Ext 1 (C. Specht, Inserm U1195, Paris-Saclay) – Organisation 3D des synapses inhibitrices en conditions normales et pathologiques.
- Ext 2 (X. Nicol & C. Fassier, Institut de la Vision) – Signaux intracellulaires guidant la croissance axonale lors du développement.
- Ext 3-6 (Consortium Erasmus+ Braining Club) – Formation à l’imagerie super-résolue (SPT, STORM/PALM, STED) pour l’étude des synapses.
Sources : inspiré des éléments fournis par le Dr. Sabine Levi
Photos : fournies par le Dr. Sabine Levi
Parole de la chercheuse
« Nous espérons que cette avancée technologique nous permettra de produire des résultats de rupture, ouvrant de nouvelles pistes thérapeutiques pour les maladies du cerveau. Notre souhait est que le laboratoire Plasticité du Cerveau, l’ESPCI et plus largement Paris et la région Île-de-France deviennent une référence internationale en imagerie super-résolue appliquée aux neurosciences. Nous remercions chaleureusement le Rotary pour son engagement constant en faveur de la recherche sur le cerveau. Ce soutien concret et visionnaire nous donne les moyens de franchir une nouvelle étape et de contribuer, avec rigueur et passion, à une meilleure compréhension du cerveau et de ses maladies. » – Sabine Levi
