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 (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait jadis soit à la main, soit par impression...) 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 (In vivo (en latin : « au sein du vivant ») est une expression latine qualifiant des recherches ou des examens pratiqués sur un...).

Des chercheurs du CEA-Jacob ont développé, dans le cadre d'un projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration...) financé par le Conseil Européen de la Recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique...) (ERC), des méthodes de spectroscopie RMN (1) in vivo visant à quantifier certaines caractéristiques morphologiques des neurones et astrocytes. "En mesurant la diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de « distribution », de « mise à disposition » (diffusion d'un produit, d'une information), voire de...) 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 (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le contexte d'un mot, d'une phrase ou d'un texte inclut les mots qui l'entourent. Le concept de contexte issu traditionnellement de l'analyse...) de réactivité astrocytaire chez la souris (Le terme souris est un nom vernaculaire ambigu qui peut désigner, pour les francophones, avant tout l’espèce commune Mus musculus, connue aussi comme animal de compagnie ou...), 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 (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique plane de faible épaisseur) à travers le microscope. La microscopie permet de rendre visible des éléments invisibles à...) confocale.

Au cours ce travail, les chercheurs ont également observé, de manière inattendue, des variations importantes de la diffusion du lactate. Ce métabolite joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les mâchoires. On appelle aussi joue le muscle qui sert principalement à ouvrir et fermer la bouche et à...) très certainement un rôle fondamental dans un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) 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 (La résonance magnétique nucléaire (RMN), aussi dénommée par son application la plus connue l'imagerie par résonance magnétique (IRM), est une...)

Références

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