Des Cellules Du Cerveau Colorées Pour Créer Un «Arc Cerveau»

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La nouvelle technique fait briller les neurones dans 90 couleurs distinctes.

Empruntant des gènes de bactéries, de coraux et de méduses, les scientifiques ont mis le cerveau de souris dans une panoplie de couleurs audacieuse, révélant ainsi les autoroutes et les chemins complexes des connexions neuronales.

La technique, surnommée "Brainbow" par ses inventeurs de l'Université de Harvard, est détaillée dans le numéro du 1er novembre de la revue. La nature.

Les techniques précédentes pour mettre en évidence les neurones utilisés au plus deux couleurs. Une approche courante développée en 1873 par un médecin italien et toujours utilisée aujourd'hui, appelée méthode de Golgi, colore les neurones dans leur intégralité mais n'affecte que quelques cellules du cerveau à la fois.

En revanche, Brainbow permet aux chercheurs de marquer plusieurs centaines de neurones en même temps avec environ 90 couleurs distinctes. Les images résultantes, qui ressemblent à des peintures abstraites en couleurs, sont à la fois belles et instructives. Ils semblent pouvoir être exposés à un musée d'art moderne et figurent parmi les images les plus détaillées jamais réalisées sur les connexions neuronales.

Comme vu à la télé

"Nous avons déjà utilisé Brainbow pour jeter un premier coup d'œil sur le système nerveux des souris, et nous avons observé des schémas très intéressants, et jusque-là méconnus, de la disposition des neurones", a déclaré Joshua Sanes, membre de l'équipe de recherche. "Pour comprendre ce que nous voyons, nous n'avons fait qu'effleurer la surface."

Pour créer les images, Brainbow utilise une méthode similaire à celle utilisée pour générer des couleurs sur un ordinateur ou un écran de télévision.

"De la même manière qu'un moniteur de télévision mélange le rouge, le vert et le bleu pour représenter un large éventail de couleurs, la combinaison de trois protéines fluorescentes ou plus dans les neurones peut générer de nombreuses teintes différentes", a déclaré Jeff Lichtman, membre de l'équipe d'étude.

Mais au lieu de la lumière rouge, verte et bleue, Brainbow s’appuie sur des pigments de gènes cyan, rouges et jaunes. Le pigment du gène rouge provient du corail, tandis que les pigments cyan et bleu sont des versions modifiées d'un pigment vert fluorescent présent dans les méduses.

À l'aide de techniques de recombinaison génétique, les chercheurs ont regroupé les gènes exprimant les pigments dans des emballages d'ADN et les ont insérés dans les génomes de souris en développement. Au fur et à mesure que les souris se développent, les gènes du pigment se divisent entre les cellules du rongeur. Jean Livet, membre de l'équipe d'étude, compare le paquet d'ADN à une "machine à sous moléculaire".

"Chaque cellule jouerait à la machine à sous et se verrait attribuer une couleur différente", a déclaré Livet. WordsSideKick.com.

Toutefois, pour que les gènes de couleur puissent être exprimés, les cellules de souris doivent également contenir un autre gène, appelé Cre. Dérivé de bactéries, Cre active les gènes de couleur à l'intérieur de la cellule. Si les gènes de couleur sont la machine à sous, alors Cre est "la main qui tire le levier encore et encore", a déclaré Livet.

En utilisant des souris qui expriment Cre dans différentes parties de leur corps ou à différents moments du développement, les scientifiques peuvent utiliser Brainbow sur différents types de cellules. "Le système peut être réglé sur ce que vous voulez", a déclaré Livet.

L'ensemble du circuit

Les couleurs ne sont visibles que sous une lumière fluorescente, de sorte que le cerveau de Brainbow ed ressemble toujours à celui des souris normales, dit Livet, "ou du cerveau des souris transgéniques normales, devrais-je dire."

Brainbow a certains inconvénients. D'une part, il repose sur des microscopes à fluorescence, qui peuvent coûter plusieurs centaines de milliers de dollars. "Ce n'est pas comme la tache de Golgi, où vous pouvez simplement regarder à travers un microscope normal", a déclaré Livet.

Une autre limite est que cela ne fonctionne qu'avec des animaux génétiquement modifiés, ou transgéniques, qui ne comprennent pour le moment que des souris. Avec la tache de Golgi, "vous pouvez tout faire, y compris les humains", a déclaré Livet.

En échange, cependant, Brainbow pourrait donner aux neuroscientifiques une vision plus complète du cerveau. "Vous pouvez voir comment les cellules interagissent ensemble", a déclaré Livet. "Au lieu d'avoir une vision d'une seule cellule dans un circuit, vous avez une vision du circuit lui-même."

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Supplément Vidéo: Qu'est-ce qu'une couleur ? — Science étonnante #25.




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