Une nouvelle technique enregistre l’activité de presque toutes les cellules d’un animal vivant

Des scientifiques du HHMI's Janelia Research Campus ont développé une technique capable d'enregistrer simultanément les signaux de communication en temps réel de presque toutes les cellules d'un vertébré vivant, une première en biologie qui offre une fenêtre inédite sur la coordination des organes et des systèmes du corps.

Une nouvelle façon d'écouter le corps

La méthode, baptisée WHOLISTIC (WHole Organism Live Imaging System for recording Tissue and IntraCellular activity), a été développée par Virginie Ruetten, chercheuse postdoctorale dans le laboratoire de Misha Ahrens, chef de groupe senior à Janelia, et publiée mercredi dans Nature. En suivant les signaux calciques, la monnaie moléculaire utilisée par les cellules pour communiquer, le système capture l'activité cellulaire des systèmes cardiovasculaire, digestif et nerveux d'une larve de poisson-zèbre en une seule fois.eurekalert+2

Cette technique s'appuie sur plus d'une décennie de travaux du laboratoire Ahrens, pionnier dans l'imagerie des signaux calciques dans tout le cerveau d'une larve de poisson-zèbre. WHOLISTIC étend cette approche à l'ensemble du corps, en utilisant l'imagerie par fluorescence volumétrique à haute vitesse et des outils informatiques pour suivre et aligner les signaux entre les tissus et les types cellulaires.phys

"Ce travail fait le pont entre deux échelles fondamentales de la biologie, la cellule et l'organisme, de sorte que nous pouvons désormais combler ce manque d'observabilité", a déclaré Ruetten.eurekalert+1

Premières découvertes

La méthode a déjà donné des résultats, notamment la découverte que le tronc cérébral contrôle la redirection du flux sanguin de l'intestin vers le cerveau et les muscles en conditions de faible oxygène. Les chercheurs ont également observé des oscillations d'activité le long de la moelle épinière provenant de cellules épendymaires pendant les périodes de repos moteur, suggérant que ces cellules pourraient jouer un rôle dans le sommeil. Le système a en outre révélé que la kétamine stimule les méninges ainsi que les neurones, et a identifié les chondrocytes, les principales cellules du cartilage, comme étant sensibles au froid.phys

"Nous savons que l'évolution a produit des organismes fonctionnels, mais l'évolution ne se souciait pas de savoir si une décision était mise en œuvre dans le cortex préfrontal du cerveau ou dans une connexion entre le tronc cérébral et la vessie", a déclaré Ahrens.hhmi+1

Perspectives d'avenir

L'équipe, qui comprenait des collaborateurs de l'University College London, de Virginia Tech et de l'Université Tsinghua, adapte désormais la méthode pour l'utiliser sur Danionella, un poisson qui reste transparent tout au long de sa vie, permettant l'étude de comportements plus complexes. Le microscope utilisé par la méthode est courant dans les laboratoires de biologie et les outils informatiques sont en open source, rendant l'approche accessible aux chercheurs du monde entier.hhmi+2

"Il n'y a plus de parties cachées, finalement, et à ce stade, je pense que nous avons une chance d'obtenir une compréhension réelle et complète", a conclu Ahrens.phys