Title Image

ACTUALITES

SPIM -microscope à feuille de lumière

Sous la feuille de lumière

  |   Lettre d'information

 

Explorer le vivant toujours plus en profondeur, toujours plus en détail constitue un défi majeur pour les biologistes qui cherchent à en déchiffrer les mécanismes. L’avènement de nouveaux modèles 3D dédiés à la recherche thérapeutique et à l’évaluation préclinique, s’ils miment mieux la réalité biologique que leurs prédécesseurs, ne fait que renforcer le besoin de nouvelles méthodes d’exploration et d’imagerie. La microscopie à feuille de lumière, une technologie originale disponible sur la plateforme d’imagerie de l’ITAV, relève ce défi et répond à ce besoin…

 

 

Imager en profondeur


 

SPIM

Un des premiers SPIMs installés sur l’ITAV, aujourd’hui disponible en mode routine.

Mus par la volonté de proposer une solution technique permettant d’imager en 3D des modèles multicellulaires de grande taille, des chercheurs de l’ITAV, associés à ceux de l’IRIT et de l’IMT se sont engagés dans des développements consacrés à une approche de microscopie originale et innovante, la technologie d’imagerie dite à « feuille de lumière » ou SPIM. Corinne Lorenzo, cheville ouvrière du projet, aujourd’hui responsable de l’activité R&D en imagerie de l’ITAV explique : « On partait d’une réalité biologique, nous devions imager en profondeur et pour cela améliorer notre technologie. C’est cela qui guide notre R&D. »

 

L’originalité et l’intérêt que représentaient ces développements, ont été rapidement reconnus. Les financements de différentes institutions et associations caritatives[1] ont alors permis la construction d’un des premiers microscopes à feuille de lumière en France et du premier auquel la communauté scientifique puisse accéder grâce à son installation sur la plate-forme d’imagerie de l’ITAV.

 

 

 

 

Pour mieux traiter les lymphomes


 

SphéroïdeLes lymphomes sont des cancers particuliers. Bien que les cellules à l’origine de ce cancer, les lymphocytes B, soient très mobiles, leur accumulation au sein des ganglions lymphatiques mène à la formation de masses tumorales, alors comparables aux cancers « solides ». Si son pronostic a été amélioré grâce à l’immunothérapie, la médiane de survie ne dépasse pas pour autant les 15 ans. Au CRCT* (Inserm U1037/ UT3), l’équipe J.-J. Fournié travaille justement sur de nouvelles thérapies.

 

« Il y a une dizaine d’années on travaillait sur des cellules cultivées en suspension… or dans le cas de ce cancer, il fallait rapprocher le modèle de la réalité biologique : reproduire l’architecture spatiale de ces tumeurs. Les MALCs[2], agrégats solides de cellules lymphoïdes, mimaient bien mieux les tumeurs retrouvées chez les patients. On a donc transféré notre travail sur ces modèles 3D. » Explique Christine Bezombes chercheuse au sein de cette équipe. Pour autant, cette culture solide en « 3D » demeure difficile à observer. « Nous voulions étudier la distribution des anticorps thérapeutiques au sein de ces modèles afin d’évaluer s’il existait un gradient de pénétration. Nous n’avions pas de solution technique robuste pour les imager… »

 

La rencontre entre SPIM et MALCs, pour fortuite qu’elle soit, a permis d’atteindre cet objectif et d’imager en série et à différents stades plus de 800 MALCs. Ainsi, là où il fallait autrefois réaliser des coupes histologiques puis les observer au microscope sans pour autant avoir accès aux informations 3D, le SPIM a permis de caractériser les MALCs en série et de manière normalisée. Au de-là de cette illustration, c’est l’ensemble des modèles multicellulaires les plus novateurs qui peuvent désormais être observés par cette technologie de la feuille de lumière.

 

 

 


Témoignages


 

Christine BezombesChristine Bezombes (Chercheuse au CRCT)

 

Traverser le bouclier des lymphomes

 

 

“Les MALCs sont des modèles 3D uniques de cultures de cellules de lymphomes folliculaires pouvant se développer jusqu’à 60 jours dans un incubateur. Sachant qu’ils mesurent déjà 200µm au bout de 2 jours, leurs tailles comme leurs opacités rendaient difficile l’observation des structures internes. Or nous devions visualiser la distribution d’anticorps monoclonaux et de cellules immunitaires en leur sein. Nous cherchions à évaluer si la matrice extracellulaire ne représente pas un bouclier physique empêchant leurs pénétrations et diminuant, par conséquent, l’efficacité thérapeutique. Le SPIM nous permet de répondre à ces questions dans la mesure où nous pouvons observer la localisation précise des anticorps et des cellules immunitaires au sein de MALCs entiers. Bien que le système de culture en 3D que nous développons soit encore assez épuré, la technologie est maintenant au point. Cela va nous permettre de complexifier le modèle afin de nous rapprocher encore davantage de la pathologie.

L’interactivité permanente avec la plateforme d’imagerie de l’ITAV va au-delà d’une simple prestation de service. En plus du conseil et de l’accompagnement, nous bénéficions d’un service post-analytique visant, en fonction de notre objectif, à quantifier, normaliser et rendre interprétable l’information obtenue. Nous avançons dorénavant sur un mode de routine !”

 

 

 


 

Jacques RouquetteJacques Rouquette, responsable plateforme imagerie ITAV & co-directeur TRI-Genotoul

 

Entre proximité et spécificités

 

 

“La microscopie photonique est avant tout un service de proximité touchant un voisinage composé de laboratoires académiques comme d’entreprises. Cependant, les plateformes d’imagerie s’affirment également sur des spécificités dépassant les limites régionales.

Nous avons pour nous la feuille de lumière, le développement instrumental et le traitement d’images. Pour la première, la mise à disposition d’un SPIM de routine, en parallèle de celui dédié à la R&D, puis l’installation plus récente d’un Macro-SPIM pour de gros échantillons permet de répondre à des problématiques allant de la cellule à l’organe. La R&D instrumentale fait l’objet d’échanges permanent avec Corinne Lorenzo et Julien Colombelli (IRB, Barcelone) comme le post-traitement, avec Mathieu Vigneau. Ces expertises sont pour nous de véritables atouts.”

 

 


 

Corinne Lorenzo

Corinne Lorenzo

Corinne Lorenzo, responsable de l’activité R&D en imagerie 3D (ITAV)

 

En astronomie comme en microscopie

 

 

“Je travaille à l’amélioration du SPIM en y adaptant une technologie en provenance de l’astronomie : l’optique adaptative. L’image d’une étoile lointaine se propage dans l’espace sous la forme d’un front d’onde régulier, comme lorsque l’on jette une pierre dans l’eau. Cependant, lors de son entrée dans l’atmosphère, ce front va passer par des milieux d’indices de réfraction différents et donc se déformer. L’image en résultant sera floue. Il en va de même en microscopie : l’échantillon induit des aberrations optiques car les photons doivent traverser des hétérogénéités. Pour obtenir une image nette, il faut que les photons arrivent de manière plane. Un miroir déformable constitué de multiples facettes mobiles va justement permettre de redresser le front d’onde. Combinée avec le post-traitement, c’est une technologie émergente très prometteuse.

Pour développer des instruments, nous partons toujours d’une problématique biologique. Nous menons une activité de R&D en interface avec les besoins des équipes de recherche. Ainsi, dès qu’un procédé est abouti, on le transfère sur la plateforme d’imagerie. “

 

 

[1] Fondation Toulouse Cancer Santé (ex. InNaBioSanté), Agence Nationale de la Recherche, Université Paul Sabatier (AO1), Ligue contre le cancer, Cancéropole Grand Sud-Ouest, IDEX, Fondation ARC, CNRS, IBiSA, Région Midi Pyrénées.

[2] MALC: Multicellular Aggregates Of Lymphoma Cells – Modèles développés dans le laboratoire par le Pr. G. Laurent (hématologue, IUCT) et C. Jean (CR2 INSERM, CRCT)