Un microscope de super-résolution pour l’étude des mécanismes moléculaires de maladies du cerveau
Porteur du projet : Christophe LETERRIER – Institut de Neurophysiopathologie (Marseille)
Titre du projet : La microscopie super-résolutive, clé pour comprendre au niveau moléculaire les fonctions et dysfonctions des cellules du cerveau
Équipement financé grâce à l’opération Rotary-Espoir en Tête 2021 et sélectionné par le Conseil Scientifique de la FRC : un microscope “tout-en-un” pour la super-résolution PALM/STORM pour un montant de 180 000 €
Description de l’équipement
La microscopie optique de fluorescence a révolutionné la biologie en permettant l’accès aux processus cellulaires dans leur environnement naturel. Cependant, la résolution d’un microscope optique est physiquement limitée à environ 200nm. De nouvelles techniques optiques, appelées microscopie de super-résolution, peuvent désormais dépasser cette limite et permettre d’observer les détails jusqu’à 20 nm. Parmi ces techniques super-résolutives, la microscopie de localisation photoactivée et la microscopie à reconstruction optique stochastique (PALM/STORM) sont basées sur l’activation successive de fluorophores individuels suivie de leur localisation précise, ce qui permet la reconstruction progressive d’images étonnamment détaillées. La microscopie PALM/STORM présente plusieurs avantages, dont une meilleure résolution spatiale, une localisation de différents marqueurs en multicouleurs et une application possible à des échantillons vivants.
L’échelle nanoscopique est primordiale pour la compréhension du système nerveux, car le fonctionnement neural dépend de complexes macromoléculaires dont les détails restent hors d’atteinte pour la microscopie de fluorescence classique : synapses, épines dendritiques, cytosquelette, endosomes, macrocomplexes nucléaires. Ce premier équipement tout-en-un pour la microscopie de super-résolution PALM/STORM sera installé au sein de l’Institut de Neurophysiopathologie (INP) à Marseille. Il viendra compléter la nouvelle plateforme NeuroCellular Imaging Service (NCIS) qui vise à offrir aux chercheurs du campus NeuroTimone un accès aux technologies de pointe en microscopie. Ainsi, l’acquisition de ce microscope apportera un niveau d’étude supplémentaire crucial. Le porteur de la demande (Christophe Leterrier) et son équipe sont experts dans le domaine de la microscopie PALM/STORM, et continuent à développer de nouvelles modalités d’acquisition et d’analyse d’image.
8 projets de l’INP ont été sélectionnés pour utiliser cette installation et montreront comment cette échelle nanoscopique bénéficiera à l’étude des mécanismes moléculaires et cellulaires de maladies ciblées par les chercheurs de l’INP : pathologies neurodégénératives (maladie de Charcot, maladie d’Alzheimer) et glioblastome :
- Développement d’approches nouvelles pour l’étude de l’actine axonale dans des modèles cellulaires de la maladie d’Alzheimer (C. Leterrier).
- Exploration de l’environnement nanoscopique des récepteurs olfactifs dans le cerveau (F. Féron).
- Organisation d’ARN nucléaires et leur contribution à la pathogenèse de la maladie de Charcot (A-M. François-Bellan).
- La neuroinflammation, médiatrice de la plasticité synaptique pathologique dans la maladie d’Alzheimer (L. Ferhat).
- Interactions entre protéines : voies d’accès aux dommages neuronaux dans la maladie d’Alzheimer (S. Rivera).
- Analyse de l’architecture cytosquelettique dans les neurones dérivés de cellules souches spécifiques de patients atteints de la maladie d’Alzheimer. (E. Nivet).
- Interaction entre Tau, microtubules et actine dans les cellules cancéreuses : perspectives thérapeutiques contre le glioblastome (G. Breuzard).
- Nano-organisation et fonction de protéines liées aux microtubules dans les cellules de glioblastome (S. Honoré).
Le microscope PALM/STORM sera décisif pour l’avancée de ces projets, leur concrétisation sous forme de publications de haut niveau et la mise en place de nouvelles pistes diagnostiques ou thérapeutiques.
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Crédit photo: © INSERM
Ingénieur en physique et chimie de formation, Christophe Leterrier a fait son doctorat en Neurosciences à Paris. Chargé de recherche au CNRS, il a créé l’équipe NeuroCyto en 2017 à l’Institut de Neurophysiopathologie (INP) de Marseille. L’équipe vise à comprendre comment l’organisation unique du cytosquelette neuronal leur permet de construire, maintenir et transformer leur arborisation complexe et l’organisation de leurs compartiments (dendrites, axone, synapses…) dans des conditions physiologiques et pathologiques. Pour cela, l’équipe a développé une expertise reconnue en microscopie de super-résolution.
Témoignage de Christophe LETERRIER, porteur du projet :
« Je m’intéresse à l’organisation nanoscopique des neurones car c’est le point de départ de l’architecture cérébrale, et parce que les maladies neurodégénératives ont des bases cellulaires encore mal comprises. Le financement Espoir en Tête va permettre l’acquisition d’un microscope PALM/STORM multimodal, accélérant les recherches de l’ensemble des équipes menant la recherche en Neurosciences sur le campus Timone et à Marseille en général ».
Le centre de recherche
Cet équipement sera installé au sein de l’Institut de Neurophysiopathologie (INP) de Marseille
