Histologie sérielle afin d'étudier les changements de microvasculature dans la maladie d'Alzheimer

Plusieurs découvertes en médecine, biologie et chimie sont dues aux techniques d'imagerie microscopique en développement constant afin d'observer le monde trop petit pour l'oeil humain. L'imagerie ex vivo est devenue un outil de choix pour observer et caractériser les effets de différentes pathologies sur les organes biologiques affectés. Depuis la fabrication du premier microscope par Hans Janssen en 1590, les méthodes d'imagerie n'ont pas cessé de s'améliorer pour répondre à des questions plus spécifiques. Les techniques d'imagerie sous microscope se distinguent par leur haute résolution, leur capacité à nous informer sur la structure biologique et, pour certaines formes d'imagerie, sur la composition moléculaire de l'échantillon. En couplant un système d'imagerie conventionnel avec un vibratome et un stage mécanique, il nous est possible d'effectuer de l'imagerie en face sur bloc. Cette technique consiste à imager la surface d'un échantillon et, suite à l'acquisition, la retirer du champ de vue du microscope en coupant la surface de l'échantillon à une épaisseur choisie, permettant ainsi d'imager la totalité de l'échantillon et d'effectuer sa reconstruction en 3 dimensions. Cette méthode d'imagerie, appelée imagerie tomographique sérielle, est compatible avec la microscopie deux-photons et nous permet d'imager en profondeur dans les tissus en réduisant ainsi le nombre de coupes nécessaires pour l'imagerie complète de l'échantillon. En microscopie deux-photons, la longueur d'onde de la lumière utilisée est plus grande que la lumière visible. Ainsi, la longueur de pénétration de la lumière s'en voit améliorée et la résolution axiale du système d'imagerie est intrinsèquement meilleure que la fluorescence conventionnelle. Ce style d'imagerie est donc naturellement compatible avec un vibratome tout en conservant un niveau de signal à bruit élevé. En utilisant des miroirs galvanométriques, un balayage de la surface de l'échantillon est effectué afin de réaliser une image. Cette technique permet d'utiliser des sources de contraste comme des fluorophores ou un contraste intrinsèque tel que le collagène. Dans ce travail, nous avons développé un système combinant la microscopie deux-photons et un vibratome afin d'observer la densité vasculaire dans des cerveaux perfusés avec de la gélatine mélangée au fluorophore FITC. Cette technique nous permet la caractérisation et l'imagerie des capillaires ou de vaisseaux sanguins plus grands dans différentes régions du cerveau. Couplant cette méthode avec une coregistration à un atlas du cerveau de souris disponible publiquement (Allen Brain Atlas), nous pouvons segmenter automatiquement les régions d'intérêt de nos données, cartographier les changements de densité vasculaire et comparer des groupes d'échantillons. L'hypothèse posée dans ce travail est que des changements au niveau de la microvasculature sanguine s'opèrent dans différentes régions d'intérêt durant le développement de la maladie d'Alzheimer. Utilisant le microscope sériel conçu dans ce mémoire, muni d'un objectif 4x procurant une résolution de 2x2x50 um3 et un champ de vue de 1500x1500 um2, il est possible d'imager un cerveau murin complet en l'espace de 3 jours en effectuant des coupes de 200 um par le vibratome. Nous avons comparé les cerveaux murins de 3 groupes d'âge (2, 4.5 et 8 mois) de souris transgéniques APP/PS1 développant des symptômes semblables à la maladie d'Alzheimer et des souris de type sauvage comme contrôle. Pour cette recherche, nous nous sommes concentrés sur des régions du cerveau ayant des fonctions dans la consolidation et la mémoire telles que les hippocampes et le cortex médial préfrontal. Dans toutes ces régions, nous observons une baisse de la densité de vaisseaux sanguins corrélant avec le processus de vieillissement des souris. Cependant, suite à la création d'atlas de densité vasculaire locale comprenant un volume de 200x200x200 um3 et en utilisant un outil statistique paramétrique, nous observons une tendance de densité vascualaire plus grande lors de la comparaison entre les souris transgéniques et les souris contrôles dans les zones somatosensorielles et motrices du cortex ainsi que dans le bulbe olfactif. Ces données sont très intéressantes malgré qu'elles ne soient pas localisées aux endroits associés à la mémoire, car elles permettent une meilleure compréhension du développement de la maladie dans le modèle murin APP/PS1.