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Nano-imagerie des éléments traces : application aux maladies neuro-dégénératives

Image de la composition en P/Fe/S d’une coupe de neurone de la substantia nigra. Le corps du neurone et de son noyau sont contourés par une ligne en tiretés. Des granules cytosoliques riches en fer et en soufre sont pointées par des flèches.
Publication

Résumé

Les traces de métaux à l'échelle nanométrique nous réservent des informations précieuses sur les plus anciennes traces de vie, sur les processus majeurs de géobiologie et planétologie, mais aussi sur les processus métaboliques fondamentaux en biologie. Le développement de dispositifs de nano-focalisation très efficaces réalisés dans les années 2000 et celui de sources synchrotron de 4e génération de plus en plus brillantes, ouvrent la voie vers de nouvelles possibilités analytiques de ces traces.

Communication du CNRS-INSU du 16 juillet 2020. Publication du LGL-TPE dans Communications Biology le 9 juillet 2020.

Description

 

Nombre de maladies neuro-dégénératives courantes telles que les maladies de Parkinson et d'Alzheimer, ont une pathologie associée à une surcharge en fer et à des dysfonctionnements d’un type d’organites précis. Il apparaît donc important d'explorer les perturbations de la distribution des métaux dans les neurones et la glie pour identifier les mécanismes potentiels de causalité dans la neuro-dégénérescence. Développer l'imagerie directe des métaux au niveau sous-cellulaire, en particulier dans les organites des neurones vulnérables aux maladies, constitue une étape majeure vers la compréhension de ces mécanismes. Pour atteindre cet objectif, des chercheurs spécialisés dans l’analyse quantitative de la fluorescence X du Laboratoire de Géologie de Lyon : Terre, Planètes et Environnement et ISTerre de Grenoble, dans la nanoimagerie en X durs à l’ESRF, le Synchrotron Européen de Grenoble, la plus puissante des sources de rayonnement synchrotron et en électrons à l’EPFL, ainsi que des chercheurs spécialisés dans un modèle de rat de la maladie de Parkinson de l’EPFL, ont combiné leurs savoir-faire. Ils montrent que l’imagerie quasi-corrélative de la XRF et du TEM permet d’identifier les compartiments et certains organites dans un tissu cérébral de rat et in fine, leurs compositions élémentaires. Ils observent une dyshoméostasie élémentaire (fer et soufre) dans les granules cytoplasmiques lors de la surexpression de la protéine α-synucléine associée à la maladie de Parkinson, démontrant l'utilité de cette méthode pour explorer finement les dysfonctionnements au niveau des organites des neurones impliqués dans les maladies du cerveau.

Image de la composition en P/Fe/S d’une coupe de neurone de la substantia nigra. Le corps du neurone et de son noyau sont contourés par une ligne en tiretés. Des granules cytosoliques riches en fer et en soufre sont pointées par des flèches.
Image de la composition en P/Fe/S d’une coupe de neurone de la substantia nigra. Le corps du neurone et de son noyau sont contourés par une ligne en tiretés. Des granules cytosoliques riches en fer et en soufre sont pointées par des flèches.

Source : Nano-imaging trace elements at organelle levels in substantia nigra overexpressing α-synuclein to model Parkinson’s disease. Laurence Lemelle, Alexandre Simionovici, Philippe Colin, Graham Knott, Sylvain Bohic, Peter Cloetens, Bernard L. Schneider. Communications Biology, 3, 364 (2020).

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