Cellule par cellule : un nouveau microscope révèle comme jamais le développement en temps réel d’embryons de souris
Grâce à une technique de microscopie récemment mise au point, des scientifiques ont pu créer une image détaillée en 4D du développement embryonnaire de la souris, et ce jusqu’aux cellules individuelles impliquées, un fascinant aperçu des toutes premières étapes de la vie des mammifères.
Le processus d’imagerie est techniquement connu sous le nom de microscopie adaptative à nappe de lumière, et il repousse les limites de ce qui est possible en imagerie.
Ce point de vue sans précédent sur les organes et les tissus assemblés va aider les futures recherches sur la régénération des organes et les problèmes de santé qui peuvent se développer dans l’utérus, tous les travaux impliquant le développement ou la réparation d’organes pourra bénéficier de ce « plan approfondi de développement à la résolution cellulaire » de la croissance des souris.
Selon Kate McDole, biologiste du développement du Howard Hughes Medical Institute du Maryland (États-Unis) :
Pour faire tout cela, il faut d’abord comprendre comment les organes se forment. Vous devez voir ce qui se passe dans un véritable embryon.
Le microscope fonctionne en utilisant des faisceaux laser ultra-minces pour éclairer les cellules au fur et à mesure de leurs activités. Les caméras sont ensuite utilisées pour enregistrer les cellules éclairées et suivre leurs mouvements en temps réel, ce qui donne lieu à certaines des vidéos les plus spectaculaires, comme celle qui suit.
Il s’agit des tout premiers jours de la vie d’un embryon de souris, qui n’avait pu être étudié aussi en détail jusqu’alors. Les organes commencent à peine à se former et les scientifiques ont aussi été en mesure de capturer les premiers battements du cœur de la souris.
C’est ce qu’on appelle la gastrulation chez les mammifères, et les scientifiques s’efforcent d’en savoir plus à ce sujet.
Le logiciel intelligent rattaché au microscope prend continuellement de nouvelles décisions sur la meilleure façon d’éclairer et de se concentrer sur l’embryon à mesure qu’il grandit. C’est grâce à ces algorithmes qu’un embryon aussi complexe peut être représenté ainsi, les précédentes recherches s’étaient concentrées sur des embryons plus simples de poisson-zèbre et de mouches à fruits.
Rendu du nouveau microscope. (Howard Huighes Medical Institute)
En fait, le nouveau système est si performant que les scientifiques peuvent suivre le parcours des cellules individuellement : où elles vont, les gènes qu’elles activent et les autres cellules qu’elles rencontrent au cours de leur périple.
D’autres programmes informatiques ont été utilisés pour reconstituer un embryon de souris « moyen » à partir de quatre expériences différentes, et pour enregistrer quand et où les cellules se divisaient.
C’est maintenant le sixième microscope de ce type que la même équipe a construit, et chacun devient plus précis, plus performant et plus utile. Pour l’instant, le microscope ne peut suivre que les embryons de souris maintenus dans des conditions de laboratoire très particulières pendant deux jours, mais les outils et les techniques qui pourraient être améliorés à l’avenir ont ici encore beaucoup de potentiel.
Cela pourrait permettre à la science de percer les mystères de la gastrulation : comment les mammifères se développent exactement, d’une seule cellule à un embryon. Dans cet esprit, l’équipe a mis tout son travail en ligne pour que d’autres scientifiques puissent l’utiliser.
L’étude publiée dans Cell : In Toto Imaging and Reconstruction of Post-Implantation Mouse Development at the Single-Cell Level et présentée sur le site du Howard Hughes Medical Institute : New Microscope Offers 4-D Look at Embryonic Development in Living Mice.