Projet ANR-15-CE11-0012 – NLOMMIT : Microscopie optique non-linéaire et sans marquage du métabolisme et de la distribution de myéline sur des tissus intacts
Programme : Technologies pour la santé (DS0413) 2015
Année de financement : 2015
Coordinateur du projet : Madame Chiara Stringari (Laboratoire d'optique et biosciences - Ecole Polytechnique)
Partenaires : Laboratoire public
Montant : 250000.0 euros
Date de début : 2016
Durée : 36 mois
Résumé : La sclérose en plaques (SP) provoque la destruction de la myéline intrinsèquement normale (démyélinisation) et perturbe le métabolisme cellulaire, ce qui conduit à la neurodégénérescence. La myéline est une structure lipidique omniprésente au sein du système nerveux, et elle est essentielle  à la conduction normale des impulsions le long des axones ainsi qu'au soutien énergétique des neurones. La prévention de la démyélinisation et la promotion de la réparation de la myéline apparaissent comme des défis thérapeutiques cruciaux, non seulement parce qu'elles permettent la restauration de la conduction normale et le rétablissement fonctionnel, mais aussi parce qu'elles empêchent la dégénérescence axonale et neuronale. Le diagnostic et l’évolution de la SP sont généralement suivis par l’imagerie par résonance magnétique (IRM). Cette méthode permet l'identification rapide des lésions démyélinisées, mais sa résolution spatiale et sa spécificité pour observer les fibres uniques de myéline sont faibles. Le lien entre le contraste des observations IRM et la distribution microscopique de la myéline n’est pas connu et la spécificité de l'IRM concernant la myéline n'a pour l'instant fait l'objet que d'un très faible nombre d'études translationnelles. L'analyse des lésions démyélinisées in vivo repose principalement sur de puissantes méthodes optiques non invasives et sans marquage, qui permettent l'étude des pathologies de la myéline et du métabolisme, ainsi que sur la réparation à l'échelle subcellulaire. L’objectif principal du projet NLOMMIT est de développer une méthodologie fondée sur la microscopie optique non-linéaire pour sonder simultanément et sans marquage le métabolisme cellulaire et la distribution de la myéline dans des tissus murins intacts, au cours des phases de myélinisation et de démyélinisation. Ce projet repose sur l’association de l’imagerie de durée de vie de fluorescence et de contrastes cohérents du troisième ordre : les signaux de durée de vie de fluorescence excitée à deux photons (2p-FLIM) des fluorophores endogènes (coenzyme métabolique NADH) seront utilisés pour sonder de façon non invasive l’état énergétique et rédox de tissus intacts/vivants à l’échelle cellulaire ; en parallèle, les signaux de génération de troisième harmonique (THG) et de diffusion anti-Stokes cohérente (CARS) permettront de visualiser les lipides et fourniront une sonde de leur ordre moléculaire à l’échelle sub-micrométrique dans le tissu intact. Enfin, le présent projet visera à établir une corrélation entre la description optique de la distribution de myéline obtenue par microscopie THG et CARS d'une part, et les images IRM à haute résolution dans des tranches de cerveau ex vivo d'autre part. Le projet NLOMMIT a pour objectif de réaliser une imagerie multi-paramétrique des tissus myélinisés à un niveau "multi-échelles", afin de fournir un cadre expérimental et théorique pour relier les données d'imagerie à l'organisation de la myéline à l’échelle macromoléculaire (sub-micrométrique) et à l'échelle des tissus (de quelques dizaines à plusieurs centaines de micromètres). Cela permettra de faire progresser la compréhension des conséquences biologiques de la pathologie de la myéline au niveau cellulaire et à celui des réseaux de neurones, et encouragera le développement et l'évaluation des futures thérapies.