Grâce au financement de la Fondation NRJ — Institut de France, l’Institut du Cerveau vient de faire l’acquisition d’un microscope STED avec module d’optique adaptative, un équipement de pointe qui permettra aux chercheurs d’observer les tissus cérébraux dans des conditions exceptionnelles. La configuration choisie par la plateforme de microscopie de l’Institut, ICM.QUANT, intègre deux lasers de déplétion, un module d’optique adaptative et un détecteur Matrix. Elle constitue une première en France. Cet équipement propulse l’Institut au rang de référence pour cette technologie et ouvre de nouvelles voies d’exploration pour les équipes de recherche de l’Institut, ses partenaires académiques et industriels ainsi que pour la communauté des neurosciences en général.
Parce que le cerveau est un organe extrêmement complexe dont le fonctionnement nous échappe encore en grande partie, les chercheurs en neurosciences ont entrepris de l’observer à toutes les échelles. Dans cette tâche, ils sont assistés par les outils d’imagerie, et notamment par les microscopes optiques qui permettent de révéler des structures cellulaires minuscules, quasi invisibles — et parfois inconnues jusqu’à ce que la technologie permette de les illuminer.
Grâce au soutien généreux de la Fondation NRJ — Institut de France, fondée par Monsieur Jean-Paul Baudecroux, l’Institut du Cerveau inaugure aujourd’hui un microscope STED (Stimulated Emission Depletion) à module d’optique adaptative, un équipement exceptionnel qui aidera les neuroscientifiques à percer les mystères des cellules neurales et de leurs composantes, afin de décrire les mécanismes biologiques à l’origine du fonctionnement normal ou pathologique du cerveau.
Premier microscope doté de cette configuration en France, ce STED complètera les outils de la plateforme d’imagerie microscopique ICM.QUANT de l’Institut pour ouvrir de nouvelles possibilités d’exploration.
En tant que technique basée sur la fluorescence, le STED permet de marquer des zones d’intérêt dans les échantillons biologiques pour leur faire émettre de la lumière, et ainsi les observer en détail. Mais contrairement aux équipements courants comme les microscopes confocaux, la technologie STED permet d’étudier des structures minuscules — comme les organites — jusqu’à 20 nanomètres, avec une résolution très supérieure à ce que nous pouvions obtenir jusqu’ici.
Le microscope STED bénéficiera immédiatement aux projets de recherche en cours
La microscopie STED est classiquement la plus efficace sur des échantillons dits « fins », comme des cultures cellulaires, ce qui limite l’horizon d’investigation des chercheurs qui souhaitent étudier les interactions des cellules au plus proche de la réalité biologique, c’est-à-dire dans des coupes de tissu cérébral. Pour pallier cette contrainte, le nouveau microscope est équipé d’un système inédit qui combine deux lasers de déplétion, un module d’optique adaptative et un détecteur Matrix. Il permettra aux experts d’étudier des échantillons plus « épais » sans subir une forte perte de résolution liée à la diffraction de la lumière.
L’optique adaptative, une technique issue de l’astronomie, lève donc ici un verrou technologique majeur. Le nouveau microscope de l’Institut du Cerveau illumine l’intérieur de tissus vivants de manière précise et homogène, ce qui en fait un équipement unique en France et très rare dans le monde.
Le STED à optique adaptative et détecteur Matrix profitera non seulement aux équipes de recherche de l’Institut du Cerveau, mais aussi aux start-up qui y sont hébergées, à ses partenaires académiques et industriels, et à toutes les organisations dont les questions de recherche nécessitent l’accès à cet outil de pointe. Il encouragera donc la mutualisation des équipements de haute technologie, la formation technologique et le partage de compétences en neurosciences, tout en renforçant le rayonnement de l’Institut.
L’étude du cerveau et de ses pathologies exige d’observer de grandes architectures cellulaires telles qu’elles se forment et évoluent au cours de la vie d’un organisme — lors du développement embryonnaire notamment. Le microscope STED bénéficiera immédiatement aux projets de recherche en cours, au sein de l’équipe de Bassem Hassan par exemple. Les chercheurs souhaitent décrire pas à pas la formation des synapses chez l’animal et chez l’Homme — et à terme pointer les anomalies qui pourraient provoquer des troubles du neurodéveloppement, dont les symptômes se manifestent plus tard dans l’existence.
