Des chercheurs ont développé un nouvel outil d'imagerie bioluminescente qui permet aux neurones de briller de l'intérieur, permettant une observation en temps réel de l'activité cérébrale sans lasers externes. Cette innovation, appelée CaBLAM, surmonte les limitations des méthodes de fluorescence traditionnelles en fournissant des enregistrements plus clairs et plus durables chez les animaux vivants. L'outil promet des insights plus profonds sur la fonction neuronale et des applications potentielles au-delà du cerveau.
Il y a environ une décennie, des scientifiques de l'université Brown ont commencé à explorer le concept d'illuminer le cerveau de l'intérieur à l'aide de la bioluminescence. Cette idée a conduit à la création du Bioluminescence Hub en 2017 au Carney Institute for Brain Science, financé par une subvention de la National Science Foundation. Le hub a réuni des experts dont Christopher Moore, directeur adjoint de l'institut ; Diane Lipscombe, la directrice ; Ute Hochgeschwender de la Central Michigan University ; et Nathan Shaner de l'Université de Californie à San Diego.
Le progrès de l'équipe est le Ca2+ BioLuminescence Activity Monitor, ou CaBLAM, détaillé dans une étude de Nature Methods de 2025. Shaner a dirigé la conception de sa molécule centrale, qui permet une capture à haute vitesse de l'activité dans des cellules individuelles ou des sous-régions sans lumière externe. Il a été testé avec succès sur des souris et des poissons zèbres, supportant des enregistrements jusqu'à cinq heures.
"Nous avons commencé à penser : 'Et si nous pouvions illuminer le cerveau de l'intérieur ?'", a expliqué Moore, soulignant le passage des techniques de fluorescence qui nécessitent des lasers et risquent d'endommager les cellules par photoblanchiment ou phototoxicité. En revanche, la bioluminescence génère de la lumière internement via une réaction enzymatique, évitant le bruit de fond dû à la diffusion tissulaire et produisant des images plus nettes.
"Le tissu cérébral brille déjà faiblement de lui-même lorsqu'il est frappé par une lumière externe, créant un bruit de fond", a noté Shaner. "Le cerveau ne produit pas naturellement de bioluminescence, donc lorsque des neurones modifiés brillent par eux-mêmes, ils se détachent sur un fond noir."
Cette avancée permet d'observer des neurones individuels se déclenchant chez des animaux vivants, crucial pour étudier les comportements complexes et l'apprentissage. Moore a souligné son potentiel : "Ces nouvelles molécules ont fourni, pour la première fois, la capacité de voir des cellules individuelles activées indépendamment, presque comme si vous utilisiez une caméra de cinéma très spéciale et sensible."
Le projet a impliqué 34 scientifiques d'institutions comme Brown, UCLA et NYU, soutenus par les National Institutes of Health, la NSF et la Paul G. Allen Family Foundation. Au-delà de la neuroscience, CaBLAM pourrait suivre l'activité dans tout le corps simultanément, élargissant les possibilités de recherche.
