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Les ingénieurs de l'Université Yale ont pour la première fois créé des modèles 3D d'organes de souris entiers intacts, ce qu'ils ont accompli en utilisant la microscopie à fluorescence. L'équipe publie ses conclusions dans le numéro de mai / juin du Journal of Biomedical Optics, dans une étude qui vient d'être publiée en ligne.
En combinant une technique d’imagerie appelée microscopie multiphotonique avec «clearing optique», qui utilise une solution qui rend les tissus transparents, les chercheurs ont pu scanner des organes de souris et créer des images haute résolution du cerveau, de l’intestin grêle, du gros intestin, du testicules. Ils ont ensuite créé des modèles 3D de l'ensemble des organes - un exploit qui, jusqu'à présent, n'était possible qu'en découpant les organes en sections minces ou en les détruisant, un inconvénient si plus d'informations sur l'échantillon étaient nécessaires après coup.
Avec la microscopie traditionnelle, les chercheurs ne sont capables que d'imager des tissus jusqu'à des profondeurs de l'ordre de 300 microns, soit environ trois fois l'épaisseur d'un cheveu humain. Dans ce processus, des échantillons de tissus sont coupés en fines tranches, colorées avec des colorants pour mettre en évidence différentes structures et types de cellules, imagés individuellement, puis rassemblés pour créer des modèles 3D. L'équipe de Yale, en revanche, a pu éviter de trancher ou de tacher les organes en s'appuyant sur la fluorescence naturelle générée par le tissu lui-même.
Combinée au nettoyage optique, la microscopie multiphotonique, appelée «photons» pour exciter les cellules naturellement fluorescentes dans les tissus, peut visualiser un plus grand champ de vision à de plus grandes profondeurs et n'est limitée que par la taille de la lentille utilisée. Une fois que le tissu est nettoyé à l'aide d'une solution standard qui le rend pratiquement transparent à la lumière optique, les chercheurs lui offrent différentes longueurs d'ondes pour exciter le tissu intrinsèquement fluorescent. La fluorescence est affichée en différentes couleurs qui mettent en évidence les différentes structures et types de tissus (dans les poumons, par exemple, le collagène est représenté en vert, tandis que l'élastine apparaît en rouge).
"La fluorescence intrinsèque est tout aussi efficace que les techniques de coloration conventionnelles", a déclaré Michael Levene, professeur agrégé à la faculté d'ingénierie et des sciences appliquées de Yale et chef d'équipe. "C'est comme créer une biopsie 3D virtuelle qui peut être manipulée à volonté. Et vous avez l'avantage supplémentaire que le tissu reste intact même après avoir été imagé."
L'équipe de Yale était capable d'atteindre des profondeurs de plus de deux millimètres - suffisamment profondes pour imager des organes complets de souris. Les échantillons de tissus typiques prélevés lors des biopsies de patients ont à peu près cette taille, ce qui signifie que la nouvelle technique pourrait être utilisée pour créer des modèles 3D de biopsies. Cela pourrait être particulièrement utile dans les tissus où la direction d'une croissance cancéreuse peut rendre difficile de savoir comment découper un échantillon de tissu, a-t-il noté.
En outre, la technologie pourrait éventuellement être utilisée pour tracer des protéines fluorescentes dans le cerveau de la souris et voir où différents gènes sont exprimés, ou pour retracer, par exemple, le lieu de passage des médicaments dans le corps à l'aide d'un marquage fluorescent.
"La microscopie à fluorescence joue un rôle clé dans la biologie et la médecine", a déclaré Leven. "La gamme d’applications de cette technique est immense, allant de l’évaluation améliorée des biopsies de tissus des patients aux études fondamentales sur le câblage du cerveau."
Sonia Parra, Thomas Chia et Joseph Zinter, tous de l’Université Yale, sont d’autres auteurs.
Journal of Biomedical Optics 15 (3), 036017 (mai / juin 2010)
Source: Université de Yale

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