Deux nouvelles techniques d’imagerie révèlent le monde invisible sous la peau des vertébrés

Deux nouvelles techniques d’imagerie devraient révolutionner l’étude de la biologie des vertébrés. La première a réglé un problème très difficile à résoudre. La seconde est la découverte de la fluorescence dans les protéines précédemment utilisées pour la coloration des os, ce qui permet d’observer les structures avec plus de précision qu’il ne l’était jusqu’à maintenant possible. Combinées, les deux techniques ont été utilisées pour créer des images tout simplement époustouflantes.

Image d’entête : sous lumière fluorescente, un cavalos (Alepisaurus) avec d’énormes crocs, nettoyé et teinté. (M. Davis/ Université du Kansas)

Nous nous sommes tous retrouvés à lire un manuel ou un article scientifique, peinant à donner un sens aux mots, quand une image soigneusement intercalée permet d’y voir plus claire. Les humains sont des créatures très visuelles…

Selon l’écologiste et biologiste W. Leo Smith, conservateur à l’Institut de biodiversité et Musée d’histoire naturelle de l’université du Kansas :

Les gens sont intrinsèquement intéressés par l’apparence de ces squelettes.

Dans n’importe quel article savant, vous auriez de la chance d’avoir quelques centaines de personnes qui le lisent de haut en bas, mais beaucoup plus de gens regarderont les images. Plus on peut améliorer ça, plus il y a de gens qui s’intéressent à vos recherches.

La première technique consiste à dépouiller les squelettes de tous leurs muscles. Le problème, c’est que ce sont les muscles qui empêchent les os de tomber. Cela rend « impossible » la prise d’images de squelettes joliment posés qui montrent les os à leur meilleur avantage.

Toujours selon Smith :

Ce serait génial de poser un serpent lové, mais jusqu’à présent, ils ne tenaient tout simplement pas dans cette pose.

Ci-contre : photo sous lumière fluorescente d’un Python (Python timoriensis) en position lovée, nettoyé et teinté. (M. Girard/ Université du Kansas)

Ou si vous essayiez d’obtenir une image d’une structure obscurcie par l’aile d’un oiseau et que vous n’arriviez pas à la dégager, nous avons souvent dû couper l’aile, mais maintenant vous pouvez dévier l’aile pour montrer cette structure.

La solution ? Un mélange de 40 % de glycérine et le reste de gélatine. L’échantillon peut être suspendu dans cette matrice pour la pose. Elle est assez claire/ transparente pour être photographié, et elle maintient les os comme dans une gelée. Une fois l’imagerie terminée, la matrice peut être enlevée à l’eau tiède, sans endommager l’échantillon.

La seconde exploite une propriété du colorant rouge alizarine, couramment utilisé pour marquer les os à des fins d’identification. Smith a découvert que, sous la bonne longueur d’onde de lumière, elle émet une vive fluorescence.

Photo sous lumière fluorescente d’une Petite musaraigne nettoyée et teintée. (M. Girard/ Université du Kansas)

Cela permet d’utiliser la microscopie à fluorescence pour identifier les caractéristiques osseuses, identifier les éléments squelettiques dans les spécimens et différencier les tissus mous des tissus squelettiques. Combiné à la fluorescence verte, l’alizarine rouge aide à produire des images très détaillées.

Nous utilisons des lampes à haute énergie et nous recherchons les reflets des longueurs d’onde fluorescentes réémises, et le microscope a des filtres qui bloquent toutes les autres lumières. La peau (et le reste) disparaît parce qu’elle n’est pas fluorescente, c’est un moyen rapide d’éliminer tout ce qui reste et c’est incroyablement utile lorsque vous essayez de voir où les os sont rattachés. C’était un coup de chance de trouver ça.

Sous lumière fluorescente un poisson-coq (Nematistius pectoralis), un poisson de proie populaire au Mexique. (M. Girard)

Cette découverte a été faite il y a un certain temps et elle a fait l’objet d’un rapport l’an dernier lors de la réunion annuelle de l’American Society of Ichthyologists and Herpetologists. L’utilisation de cette technique commence déjà à se répandre comme une traînée de poudre. Elle s’avère être un outil puissant pour l’étude de l’anatomie du squelette – et pour communiquer cette recherche, non seulement à la communauté scientifique, mais à tous ceux qui veulent apprendre.

L’étude publiée dans Copeia : Improving Vertebrate Skeleton Images: Fluorescence and the Non-Permanent Mounting of Cleared-and-Stained Specimens et présentée sur le site de l’université du Kansas : State-of-the-art imaging techniques reveal heightened detail and beauty of vertebrate life.

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