Un nanoscope pour détecter, compter et tracer des molécules uniques dans les cellules neuronales
Porteur du projet : Christian SPECHT – Maladies et Hormones du Système Nerveux (DHNS – Le Kremlin-Bicêtre)
Titre du projet : Détecter, compter et tracer : Un nanoscope à molécule unique pour étudier les pathologies axonales et processus thérapeutiques associés
Équipement financé grâce à l’opération Rotary-Espoir en Tête 2022 et sélectionné par le Conseil Scientifique de la FRC : un microscope super résolution (nanoscope) pour un montant de 185 700 €
Description de l’équipement :
Plusieurs maladies neurodégénératives, dont la sclérose en plaques, la maladie de Parkinson et les tauopathies (associées à la maladie de Alzheimer), endommagent la structure des axones (prolongement des neurones conduisant le message électrique) ce qui perturbe la transmission des signaux entre les cellules neuronales et entraîne la mort des neurones et des symptômes neurologiques graves. L’objectif de ce projet est d’étudier ces changements pathologiques au niveau moléculaire grâce à la microscopie de localisation de molécules uniques (SMLM) qui tire parti de protéines fluorescentes activables par la lumière ou de colorants organiques permettant de détecter et de localiser les signaux de molécules individuelles avec une précision de l’ordre du nanomètre.
À l’heure actuelle, aucune technologie SMLM n’est disponible dans l’Unité de recherche « Maladies et hormones du systèmes nerveux » ou au sein de l’Université Paris-Saclay pour la recherche neuroscientifique appliquée. L’installation d’un module Abbelight SAFe 360 qui fonctionne comme un nanoscope indépendant permettra aux chercheurs de l’unité d’imager des molécules uniques multicolores, en 3D et dans de grands champs de vision. Ce module est contrôlé par un logiciel qui offre des outils très puissants de traitement et d’analyse des données, et constitue sans doute la solution la plus puissante disponible de nanoscopie à molécule unique.
Dans un premier temps, cet équipement sera essentiel pour trois projets en cours dans l’unité visant des processus pathologiques et régénératifs :
- Le 1er projet (dirigé par Christian Specht) vise à étudier la dynamique de diffusion et l’agrégation de l’α-synucléine dans les neurones dans le contexte de la maladie de Parkinson. L’objectif est d’explorer les conséquences fonctionnelles d’une altération de la liaison de l’α-synucléine aux synapses (zone de communication entre les neurones) et sa redistribution vers des agrégats intracellulaires.
- Le 2nd projet (dirigé par Marcel Tawk) se concentre sur un modèle de poisson zèbre de tauopathie, notamment sur une mutation de la protéine tau qui a été identifiée comme un facteur de risque dans la démence fronto-temporale et la maladie d’Alzheimer. L’équipe étudiera comment la relocalisation de la protéine tau mutée dans un compartiment particulier du neurone affecte l’intégrité de la structure axonale.
- Le 3ème projet (dirigé par Elisabeth Traiffort) porte sur la pathologie des axones dans les maladies démyélinisantes telles que la sclérose en plaques. L’équipe a identifié des effets prometteurs des neurostéroïdes pour la régénération de la myéline. En utilisant la technologie SMLM, ils caractériseront l’ultrastructure des axones et des nœuds de Ranvier (jonction de deux tronçons de gaine de myéline) au cours de la démyélinisation et en présence d’agents remyélinisants afin d’explorer davantage le potentiel thérapeutique de cette approche.
Cette technologie permettra ainsi d’avoir accès à de nouvelles informations ultrastructurales quantitatives et dynamiques qui sont essentielles pour comprendre les processus neuropathologiques et pour concevoir des stratégies thérapeutiques.
Christian SPECHT est chargé de recherche INSERM dans l’UMR 1195 « Maladies et hormones du système nerveux » affiliée à l’Université Paris-Saclay. Son équipe développe des techniques d’imagerie super-résolutives pour déterminer l’ultrastructure et la dynamique des axones (prolongements des neurones) et des compartiments présynaptiques à l’échelle nanométrique. Leur objectif est d’acquérir de nouvelles connaissances sur les mécanismes moléculaires qui sous-tendent les pathologies axonales en utilisant la microscopie de localisation de molécules uniques.
TÉMOIGNAGE DE CHRISTIAN SPECHT, PORTEUR DU PROJET :
« Grâce au financement du Rotary, nous pourrons acquérir un nouveau microscope extrêmement puissant (un « nanoscope ») qui nous permettra d’étudier les mécanismes moléculaires qui sous-tendent diverses pathologies axonales, à savoir les synucléinopathies, les tauopathies et la démyélinisation. […] La localisation de notre unité de recherche à proximité de l’hôpital de Bicêtre favorise une approche translationnelle, reliant la recherche fondamentale avancée à des perspectives cliniques. Dans les années à venir, j’espère développer davantage le potentiel diagnostique de cette technologie afin de révéler les dysfonctionnements cellulaires les plus précoces qui peuvent bénéficier directement au traitement de patients »
Le centre de recherche
Cet équipement est installé au sein de l’Unité INSERM 1195 « Maladies et Hormones du Système Nerveux » situé au Kremlin-Bicêtre.
