Imagerie micro-tomodensitométrie et analyse morphométrique du cerveau néonatal de souris

L’imagerie par micro-tomodensitométrie (micro-TDM) est un outil précieux pour différents domaines de recherche. En biologie, il est particulièrement adapté à la recherche osseuse en raison de l’absorption des rayons X dans les tissus minéralisés. En raison de cette caractéristique, diverses questions concernant le développement osseux¹, le métabolisme² et l’évolution ^3,4, entre autres sujets, ont été abordées à l’aide de micro-CT. En 2008, de Crespigny et ^al.5 ont montré que des images micro-CT de cerveaux de souris et de lapins adultes pouvaient être obtenues en utilisant de l’iode comme agent de contraste. Ce travail a ouvert une nouvelle application pour cette technique d’imagerie, car l’iode a permis d’acquérir des images à partir de tissus mous qui seraient autrement insensibles aux rayons X. Ainsi, l’objectif général de la combinaison de la micro-tomodensitométrie et d’un agent de contraste à base d’iode est d’obtenir des images à haute résolution, dans lesquelles les tissus mous peuvent être distingués et identifiés au niveau méso ou macro-anatomique.

Cette technique présente un potentiel notable pour les études qui nécessitent une caractérisation phénotypique ex vivo détaillée de petits spécimens, tels que les embryons de souris, qui sont largement utilisés dans les plans expérimentaux⁶. Le contraste d’iode en combinaison avec l’imagerie micro-CT a été utilisé pour obtenir des quantifications volumétriques d’organes⁷ et de structures tridimensionnelles (3D) emblématiques ^8,9. Ces dernières années, la micro-tomodensitométrie d’échantillons colorés a été appliquée pour décrire les caractéristiques phénotypiques du cerveau des rongeurs¹⁰, et différentes améliorations de la technique ont été proposées. Pour les cerveaux adultes, un protocole de 48 h d’immersion dans l’iode, avec une étape préalable de perfusion avec un hydrogel, s’est avéré produire des images de haute qualité¹¹. Gignac et ^al.12 ont repoussé les limites de cette technique en montrant que des cerveaux de rats colorés à l’iode pouvaient être traités pour effectuer des techniques histologiques de routine. De même, ces procédures démontrent des résultats prometteurs pour les cerveaux de rongeurs embryonnaires et pré-sevrés 8,13,14,15.

Bien que les neurosciences aient largement appliqué des techniques basées sur le microscope pour évaluer différents aspects structurels et fonctionnels du développement du cerveau, de telles études sont plus adaptées à la caractérisation de populations cellulaires spécifiques ou de structures spatialement limitées. À l’inverse, l’imagerie micro-CT permet de décrire des structures entières et d’acquérir des modèles 3D qui préservent les informations spatiales pertinentes, ce qui est complémentaire aux techniques microscopiques. L’imagerie par résonance magnétique (IRM) est également une technique standard appliquée pour explorer les caractéristiques structurelles des petits animaux 16,17,18. Cependant, la micro-TDM, avec l’utilisation d’un agent de contraste, présente deux avantages principaux pour les échantillons fixés ex vivo : les scanners micro-CT sont largement moins coûteux et faciles à utiliser, et permettent une résolution spatiale plus élevée que l’IRM¹².

Ce travail vise à décrire la procédure permettant d’obtenir des images à haute résolution à partir de cerveaux de souris nouveau-nées à l’aide d’un micro-scanner après coloration avec la solution de Lugol, un agent de contraste à base d’iode. Un protocole complet est présenté, qui commence par des étapes préliminaires telles que le prélèvement d’échantillons et la fixation des tissus, et passe par la coloration, l’acquisition d’images micro-CT et le traitement standard. Le traitement d’images comprend la segmentation d’un volume 3D de la tête complète, ainsi que du cerveau, et la sélection de plans anatomiques spécifiques pour numériser les coordonnées des points qui pourraient ensuite être utilisés dans des analyses morphométriques. Bien que l’accent soit mis ici sur le cerveau de souris nouveau-né, des stratégies similaires peuvent être appliquées à d’autres tissus mous. Ainsi, le protocole présenté ici est suffisamment souple pour être appliqué, avec de subtiles modifications, à d’autres types d’échantillons.