Publié le 27 novembre 2025 à 13h19. Des chercheurs ont mis au point une nouvelle technique d’imagerie aux rayons X, combinée à des matériaux issus de l’aérospatiale, permettant d’observer avec une précision inédite les connexions entre les cellules cérébrales de souris, sans avoir à sectionner les tissus.
- Une équipe internationale a développé un protocole d’imagerie aux rayons X pour visualiser les circuits neuronaux dans le cerveau de souris.
- La technique utilise des matériaux résistants aux radiations, initialement conçus pour l’industrie aérospatiale et nucléaire, permettant une exposition accrue aux rayons X.
- Les images obtenues offrent une résolution de 38 nanomètres, suffisante pour identifier les synapses, les dendrites et les axones.
Cette avancée, publiée dans la revue Méthodes naturelles, pourrait ouvrir la voie à la cartographie complète du connectome cérébral de la souris, une tâche complexe jusqu’à présent limitée par les contraintes des techniques d’imagerie traditionnelles. La microscopie électronique en volume (volume EM), méthode de référence pour l’étude des connexions neuronales, nécessite en effet de découper le cerveau en tranches extrêmement fines (de l’ordre de 10 secondes, soit des dizaines de milliers par millimètre de tissu), puis de reconstituer l’image en 3D. Cette méthode, bien que précise, est difficile à appliquer aux cerveaux de mammifères, de par leur taille.
L’équipe de recherche, dirigée par l’Institut Francis Crick en collaboration avec l’Institut Paul Scherrer, a exploré l’utilisation des rayons X, capables de pénétrer plus profondément dans la matière que les électrons. Pour protéger les tissus biologiques des dommages causés par les radiations, ils ont intégré une résine spéciale, initialement développée pour protéger les réacteurs nucléaires et les vaisseaux spatiaux des effets des rayonnements. Cette résine a permis d’exposer les échantillons à un niveau de radiation au moins 20 fois supérieur à ce qui serait tolérable pour un humain, atteignant des milliards de rayons X.
Les échantillons ont ensuite été analysés à l’aide d’un synchrotron – un type d’accélérateur de particules produisant un faisceau de rayons X intense et cohérent. L’imagerie ptychographique aux rayons X, une technique spécifique, a permis d’atteindre une résolution de 38 nanomètres, suffisante pour visualiser les éléments clés des circuits cérébraux, tels que les synapses (les points de connexion entre les neurones), les dendrites (les prolongements des cellules nerveuses) et les axones (les fibres nerveuses qui transmettent les informations).
« La microscopie électronique en volume a révolutionné notre capacité à observer les structures intracellulaires en 3D, mais elle présente des limites pour cartographier les connexions neuronales dans le cerveau des mammifères, qui sont trop volumineux pour être découpés en sections minuscules de manière fiable. »
Andreas Schaefer, chef de groupe principal du laboratoire de circuits sensoriels et de neurotechnologie du Crick
« Nous sommes ravis que notre protocole, combiné à l’utilisation d’un matériau résistant aux radiations, nous ait permis d’imager les tissus cérébraux avec une résolution extraordinaire. L’amélioration continue de cette technique pourrait nous rapprocher de notre objectif ultime : cartographier le connectome cérébral de la souris, qui est des dizaines de milliers de fois plus complexe que celui de la mouche des fruits », a déclaré Andreas Schaefer.
Carles Bosch Piñol, chercheur principal au laboratoire de circuits sensoriels et de neurotechnologie du Crick, a ajouté : « Maintenant que nous avons démontré que l’imagerie aux rayons X est adaptée à la cartographie des détails fins d’échantillons de tissus biologiques délicats en 3D, nous nous concentrons sur l’amélioration des méthodes. Nous cherchons à augmenter le champ de vision, en traitant des échantillons plus grands, et à améliorer la résolution, en obtenant des détails encore plus précis. La combinaison de l’imagerie aux rayons X avec d’autres techniques ouvre de nouvelles perspectives pour l’étude de la fonction des tissus biologiques, notamment le cerveau. »
Ce projet a été co-dirigé par Ana Diaz et Adrian Wanner à l’Institut Paul Scherrer (Villigen, Suisse), en collaboration avec l’Installation européenne de rayonnement synchrotron et l’équipe de microscopie électronique du Crick.
