Cerveau: la RMN pour connaître les structures cellulaires

Des chercheurs du CEA-Jacob ont développé des méthodes RMN in vivo pour quantifier des caractéristiques morphologiques des neurones et astrocytes.

Le cerveau est composé de neurones et de cellules gliales, dont les astrocytes, qui jouent un rôle critique pour le bon fonctionnement des neurones. La morphologie de ces cellules est susceptible d'être altérée de manière spécifique, en particulier au cours des maladies neurodégénératives. Il serait donc extrêmement intéressant de disposer d'une méthode d'imagerie non-invasive permettant d'accéder à cette morphologie, pour comprendre les altérations cellulaires ou fournir de nouveaux biomarqueurs. Cependant, la finesse de ces cellules les place bien au-delà de la résolution de toutes les techniques d'imagerie in vivo.

Des chercheurs du CEA-Jacob ont développé, dans le cadre d'un projet financé par le Conseil Européen de la Recherche (ERC), des méthodes de spectroscopie RMN (1) in vivo visant à quantifier certaines caractéristiques morphologiques des neurones et astrocytes. "En mesurant la diffusion des métabolites naturellement présents dans ces cellules, il devient en effet possible de remonter, par modélisation, à certaines caractéristiques de la structure cellulaire qui contraint leur diffusion", explique Julien Valette, chef de groupe au CEA-Jacob. Ces méthodes permettent de détecter les altérations morphologiques d'un type cellulaire spécifique. Plus précisément, dans un contexte de réactivité astrocytaire chez la souris, où les astrocytes deviennent hypertrophiques, les propriétés de diffusion in vivo du myo-inositol (un métabolite réputé être essentiellement présent dans les astrocytes) sont spécifiquement altérées. La modélisation de la diffusion du myo-inositol permet d'extraire quantitativement les variations morphologiques des astrocytes, ce qui est validé par microscopie confocale.

Au cours ce travail, les chercheurs ont également observé, de manière inattendue, des variations importantes de la diffusion du lactate. Ce métabolite joue très certainement un rôle fondamental dans un grand nombre de processus cérébraux, mais sa compartimentation dans les différents types cellulaires est controversée. Les mesures de diffusion suggèrent que le lactate se trouve essentiellement dans les astrocytes en condition normale, et dans les neurones dans un contexte de réactivité astrocytaire.

Note:
(1) Résonance magnétique nucléaire

Références

Diffusion-weighted magnetic resonance spectroscopy enables cell-specific monitoring of astrocyte reactivity in vivo | NeuroImage