La beauté des études d’imagerie en direct est que le spécimen est vivant, ce qui permet d’enregistrer des dynamiques telles que la division cellulaire et le développement embryonnaire au fil du temps.
Pourtant, la frustration des études d’imagerie en direct est que le spécimen est vivant – se tortillant, se tordant, s’échappant du champ de vision. De plus, il est délicat, susceptible d’être endommagé par la chaleur ou de mourir à cause de l’équipement d’imagerie lui-même.
Une solution technique à ce dilemme a récemment émergé du cours d’embryologie du MBL, dans « un exemple classique de l’effort de collaboration ici au MBL », explique Carsten Wolff, spécialiste de la recherche en imagerie du MBL.
« Au cours du cours d’embryologie 2021, nous avons commencé à développer une technique qui nous permet d’imager les vers adultes C. elegans pendant de plus longues périodes et à haute résolution, en utilisant la microscopie à feuille de lumière », explique Wolff. Un groupe de professeurs et de membres du personnel du cours, en collaboration avec des imageurs MBL, a affiné le protocole pendant le cours 2022 et a rédigé l’article, qui est publié ce mois-ci dans Frontières en biologie cellulaire et développementale.
Le nématode C. elegans est un organisme populaire dans la recherche biologique et biomédicale. La microscopie à fluorescence à feuille de lumière (LSFM) a très bien réussi à capturer les processus embryonnaires chez C. elegans, ainsi que chez la souris et le poisson zèbre. Mais une fois que les organismes éclosent, LSFM présente des limites.
Un time-lapse de cinq heures de ramification dendritique dans un neurone PVD de C. elegans, acquis au microscope à feuille de lumière diSPIM. La vidéo capture la ramification dendritique sur les côtés dorsal et ventral de la section médiane. Crédit : Jayson Smith et al., Frontières de la biologie cellulaire et du développement2022.
Chez C. elegans, la difficulté était le montage de l’échantillon. En raison de ses propriétés optiques, la gélose à faible point de fusion fonctionne bien comme milieu d’échantillonnage pour les organismes plus gros, mais les petits vers ronds ont tendance à s’enfouir dans la gélose molle et à disparaître. Par conséquent, avant ce protocole, le temps d’imagerie LSFM le plus long pour C. elegans adulte était de 20 minutes. Le nouveau protocole étend ce temps à plus de deux heures, tout en évitant le stress thermique de l’échantillon.
« L’innovation que nous décrivons est essentiellement une combinaison de deux approches de montage connues », déclare Wolff.
« L’un est un biopolymère qui est visqueux lors de la préparation de l’échantillon, mais une fois que vous l’exposez à la lumière UV, il durcit et maintient l’échantillon (dans ce cas, C. elegans) immobile. La deuxième partie est une méthode de montage dans des tubes en plastique qui permet le utilisation de la microscopie à feuille de lumière. La combinaison permet de visualiser en direct des adultes de C. elegans sur une période de plus de 2 heures.
« Cela ressemble à une courte période de temps, mais en raison de problèmes antérieurs d’immobilisation de l’échantillon, cela n’était pas possible. De plus, l’imagerie sous différents angles, que permet le LSFM, n’était pas possible auparavant en raison du mouvement constant du corps de l’échantillon. »
L’équipe a utilisé le protocole pour imager en accéléré la ramification et l’élagage des dendrites d’un neurone sensoriel. Et ils s’attendent à ce que cela permette de meilleures études d’imagerie en direct d’autres processus cellulaires et de développement importants, tels que la biologie des cellules souches germinales, la migration cellulaire, la division cellulaire et l’invasion cellulaire. Le protocole est généralisable pour travailler avec d’autres organismes, avec peu ou pas de modifications.
Plus d’information:
Jayson J. Smith et al, Un protocole de microscopie à fluorescence de feuille de lumière pour les larves et les adultes de Caenorhabditis elegans, Frontières de la biologie cellulaire et du développement (2022). DOI : 10.3389/fcell.2022.1012820