En bref
- Des cellules sont observées dans tout le corps vivant
- La méthode suit les signaux calciques en temps réel
- Des réactions inattendues ont déjà été repérées
Voir des cellules communiquer à l’échelle d’un corps entier, vivant, en temps réel, c’était justement ce qui manquait entre le microscope et l’étude des organes. Une équipe a désormais franchi ce cap avec une méthode présentée dans Nature.
Un film du corps entier, pas seulement un gros plan
Le point important est là. La biologie sait très bien zoomer sur une cellule, disséquer un organe ou cartographier un système. Ce qu’elle saisissait mal, en revanche, c’était la circulation des signaux entre des zones très éloignées d’un même organisme.
Pour Virginie Ruetten, neuroscientifique computationnelle, ce travail comble ce trou d’observation entre deux échelles fondamentales, la cellule et l’organisme. Elle explique, en substance, qu’il manquait jusque-là des propriétés très basiques du vivant, simplement parce qu’il était difficile d’observer des réponses cellulaires à grande échelle.
Pourquoi le calcium sert de langage commun
La méthode s’appelle WHOLISTIC, pour Whole-Organism Live-Imaging System for recording Tissue and IntraCellular activity. Son idée est assez simple à comprendre. Les chercheurs ont modifié génétiquement des animaux pour que presque toutes les cellules produisent des capteurs fluorescents du calcium.
Quand le niveau de calcium change, ces capteurs s’allument. Et comme le calcium sert de signal presque universel dans le corps, on obtient une lecture, seconde par seconde, de l’activité cellulaire. Cela touche des fonctions très différentes, de la contraction musculaire aux synapses, en passant par la fécondation ou la mort programmée des cellules.
Jusqu’ici, l’équipe a utilisé cette approche chez des animaux naturellement transparents, d’abord des larves de poisson-zèbre, puis chez Danionella cerebrum, un autre poisson d’eau douce qui reste transparent à l’âge adulte.
Des surprises déjà visibles dans les organes et les muscles
Les premières observations n’ont pas seulement confirmé ce qu’on attendait. Elles ont aussi fait apparaître des réponses inattendues.
Les chercheurs ont vu, par exemple, des chondrocytes, les principales cellules du cartilage, réagir au froid. Ils ont aussi observé que les méninges, ces tissus protecteurs autour du cerveau, répondaient elles aussi à la kétamine, et pas seulement les neurones.
En prenant encore plus de recul, la méthode a mis en lumière des interactions inédites entre muscles et organes, ainsi que des synergies musculaires inconnues. Elle a aussi permis de voir une redistribution du flux sanguin dans tout le corps contrôlée par le tronc cérébral.
Pourquoi ces poissons intéressent bien plus que les poissons
Ces deux espèces sont déjà des organismes modèles importants. L’intérêt, ici, est de comprendre comment des systèmes entiers se coordonnent dans un même animal, avec l’idée de mieux éclairer le fonctionnement de systèmes comparables chez nous.
Dans le laboratoire de Misha Ahrens, qui a accueilli ces travaux au Howard Hughes Medical Institute, l’enjeu est clair. Le chercheur résume cela ainsi : « Cela permet désormais à tous ces domaines, physiologie, neurosciences, comportement, biologie cellulaire, de se connecter et de les étudier dans le même animal ».
Si la méthode est reprise plus largement, elle pourrait changer la façon d’étudier le vivant, moins organe par organe, davantage comme un ensemble coordonné.
