Array Tomography : applications

Le cerveau est un organe complexe qui compte des millions de connexions neuronales et voies de signalisation. Appréhender la relation entre la structure et la fonction du tissu neural permet d'élucider une partie de cette complexité afin de mieux comprendre le fonctionnement du cerveau et, à long terme, de traiter les dysfonctionnements par des interventions médicales.

ZEISS Atlas 5 Array Tomography est un outil matériel et logiciel qui permet d'imager automatiquement les coupes sérielles sur le substrat avec une résolution de l'ordre du nanomètre. Ce flux de tâches unique, facile à utiliser, a été spécialement conçu pour l'imagerie automatisée et la visualisation en 3D des grands volumes nécessaires à la compréhension des vastes connexions dans le tissu cérébral.

Cette image est une image MEB à grande échelle d'une coupe ultramince d'un cerveau de souris monté sur un substrat. Elle a été acquise à l'aide d'Atlas 5 Array Tomography pour faciliter l'automatisation de l'acquisition.

Des détails subcellulaires tels que le noyau et les mitochondries peuvent être identifiés et, lorsqu'ils sont reconstruits en 3D, les connexions entre les différents neurones peuvent être cartographiées.

Cette vidéo démontre la plus-value de l'utilisation d'Atlas 5 Array Tomography pour rationaliser vos flux de tâches en tomographie de réseau. Au fil de la vidéo, vous verrez comment combiner les données à haute résolution capturées à partir de chaque coupe pour générer un ensemble de données en 3D.

Lors de l'imagerie du cerveau à l'aide d'Array Tomography, plusieurs centaines, voire des milliers de coupes sont disponibles et doivent être localisées et imagées. L'identification manuelle de chacune de ces coupes est lente et laborieuse. Atlas 5 identifie automatiquement et rapidement chacune des coupes, de sorte que l'imagerie ultérieure peut commencer rapidement et efficacement, avec l'enregistrement par le logiciel de toutes les informations haute résolution de chaque coupe.

Grâce à son réseau de racines, une plante peut accéder à l'eau et aux nutriments, des éléments cruciaux pour sa croissance. Pour optimiser la santé et le rendement des plantes, il est donc important d'explorer l'ensemble du réseau racinaire et de comprendre l'influence des microbes externes.

L'étude de la relation symbiotique entre les plantes et les bactéries dans les nodules racinaires impose de connaitre la distribution des nodules racinaires et des bactéries. De plus, il est essentiel d'associer la fluorescence et l'évaluation structurelle à haute résolution pour comprendre leurs interactions en détail.

Les images sont soit des reconstructions 3D, soit des coupes simples de données de fluorescence provenant de coupes sériées de nodules racinaires montrant la distribution des plasmodesmes. La pile peut être superposée aux données MEB pour étudier la relation entre l'infection bactérienne et la distribution des plasmodesmes.

L'échantillon a été enrobé dans de l'Epon et coupé à l'aide d'un ultramicrotome. Les coupes sériées ont été transférées sur des verres de couverture revêtus d'oxyde d'indium et d'étain à l'aide d'un micromanipulateur. Les parois cellulaires ont été colorées avec du Calcofluor blanc (bleu) et les plasmodesmes ont été colorés contre la Callose avec de l'Alexa Fluor 647. L'échantillon a été coloré à postériori pour l'imagerie dans le MEB.

La maladie de Huntington est une maladie neurodégénérative progressive incurable causée par un gène défectueux sur le chromosome 4 qui code pour la protéine huntingtine. Le gène défectueux entraîne la formation d'une protéine mutante, la huntingtine, qui se replie mal et s'agrège, provoquant la formation de plaques de protéines dans le cerveau. Cette détérioration du cerveau entraîne une perturbation des mouvements, du comportement, de la pensée et des émotions.
 

La corrélation des informations ultrastructurelles à haute résolution et des données de fluorescence est cruciale pour comprendre en profondeur la biologie et l'évolution de la maladie de Huntington.

L'image en haut à gauche montre une représentation schématique des informations obtenues en 3D en combinant les images LM et MEB en série de macrophages exprimant la protéine huntingtine résultant d'une expérience menée avec ZEISS ZEN Correlative Array Tomography.