Le 19 mai 2026, des chercheurs du Max Planck Florida Institute for Neuroscience (MPFI) ont présenté Neuroplex, une nouvelle méthode d’imagerie cérébrale permettant de suivre simultanément l’activité fonctionnelle de jusqu’à neuf populations neuronales distinctes chez des souris en mouvement libre.
Neuroplex : une avancée majeure pour l’imagerie cérébrale in vivo
L’étude publiée dans eLife marque une rupture technologique dans le domaine de la neuroimagerie comportementale. Jusqu’à présent, les miniscopes, ces microscopes miniaturisés portés par les animaux pour enregistrer l’activité neuronale en temps réel, étaient limités à la détection de deux fluorophores distincts. Cette contrainte spectrale forçait les chercheurs à multiplier les expériences sur différents animaux, ralentissant considérablement la recherche sur les circuits neuronaux et leur rôle dans le comportement.
Neuroplex combine l’imagerie calcique par miniscope avec une imagerie confocale spectrale à haute résolution, le tout via un même objectif à gradient d’indice (GRIN) implanté dans le cerveau de la souris. Cette approche permet de distinguer neuf types de neurones définis par leurs projections, en associant leur identité spectrale à leur activité fonctionnelle. L’innovation repose sur une étape clé : après l’enregistrement comportemental par miniscope, les chercheurs utilisent un microscope confocale ZEISS LSM 980 pour décoder les neuf marqueurs fluorescents à travers le même objectif implanté, sans altérer le tissu cérébral.
Un pipeline automatisé pour une précision sans précédent
Le pipeline Neuroplex intègre un outil Python personnalisé développé en collaboration avec MetaCell, qui aligne automatiquement les données fonctionnelles du miniscope avec la carte spectrale des neuf populations neuronales. Cette co-régistration spatiale permet d’assigner chaque neurone actif à son identité circuitale spécifique, avec une précision de 90 % et un taux de succès d’environ 75 % dans les tests préliminaires.
Contrairement aux méthodes traditionnelles nécessitant des marquages post-hoc ou des cohortes d’animaux distincts, Neuroplex offre une approche non destructive et longitudinale. Les chercheurs peuvent ainsi suivre l’activité des mêmes neurones sur des semaines, voire des mois, et étudier comment les circuits se réorganisent au cours de l’apprentissage, du vieillissement ou de maladies neurodégénératives.
Applications et perspectives
Les auteurs du MPFI ont démontré le potentiel de Neuroplex en ciblant neuf circuits de projection distincts issus du cortex préfrontal médian pendant des comportements sociaux. Cette capacité à cartographier simultanément neuf populations neuronales ouvre des perspectives inédites pour décrypter les mécanismes cérébraux sous-jacents à des comportements complexes, comme la prise de décision, la mémoire ou les interactions sociales.
L’accessibilité du pipeline, basé sur des outils open-source et des technologies existantes, devrait accélérer son adoption par la communauté scientifique. En combinant imagerie fonctionnelle et identification cellulaire dans un même animal, Neuroplex pourrait devenir un standard pour les études longitudinales en neurosciences.
Limites et défis futurs
Malgré ses avancées, Neuroplex reste limité par les contraintes physiques des objectifs GRIN, notamment les aberrations chromatiques qui affectent la netteté des images pour les longueurs d’onde extrêmes. Les chercheurs soulignent la nécessité d’améliorer la résolution spectrale et d’automatiser davantage les étapes de traitement pour réduire les erreurs d’assignation neuronale.
À moyen terme, l’équipe du MPFI envisage d’étendre cette méthode à d’autres espèces, comme les primates non humains, et de l’adapter à d’autres modalités d’imagerie, comme l’optogénétique ou la stimulation magnétique transcrânienne.
Pourquoi cette avancée est-elle fondamentale ?
Neuroplex répond à un besoin critique en neurosciences : comprendre comment l’activité de populations neuronales spécifiques se coordonne pour produire un comportement. En levant la barrière des deux fluorophores, cette méthode permet désormais d’étudier les interactions entre neuf circuits en temps réel, dans un même animal et sur de longues périodes. Cela représente un gain de productivité et de précision sans précédent pour les études sur les maladies neurodégénératives, les troubles psychiatriques ou les mécanismes de plasticité cérébrale.
Avec Neuroplex, la neuroscience entre dans une ère où la complexité des circuits neuronaux peut enfin être explorée dans sa globalité, et non plus par fragments. Les prochaines années devraient voir émerger des découvertes majeures sur le fonctionnement du cerveau, grâce à cette nouvelle fenêtre ouverte sur son activité dynamique.
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