The Journal of Visualized Experiments (JoVE) termine l’année 2011 avec un numéro de décembre qui commence par honorer la Journée mondiale du sida avec un article qui traite de la visualisation de la structure des glycoprotéines de l’enveloppe du VIH, qui sont un composant essentiel de la voie d’infection virale.
Une méthode clé pour déterminer la structure de l’enveloppe du virion est la cryotomographie électronique. Avant d’utiliser cette technique, le virus soluble doit être vitrifié sur une grille d’or - un processus qui consiste à ajouter de l’or à une suspension virale, à transférer cette suspension sur la grille et à plonger la grille dans de l’éthane liquide. Les particules virales, présentes dans une fine pellicule de liquide au sommet de la grille, sont congelées à un taux supérieur à 100 000 K par seconde. Après la vitrification, les échantillons collectés sont chargés dans le microscope électronique et des régions précisément définies de la grille sont frappées par un faisceau d’électrons focalisé, tandis que la grille est inclinée. La série d’inclinaison qui résulte de ces séances d’imagerie est composée de centaines d’images individuelles, qui doivent être alignées et moyennées pour résoudre les protéines d’enveloppe individuelles. Ce processus de calcul intense nécessite souvent des grappes d’ordinateurs, capables d’accéder à distance à un traitement parallèle, comme Biowulf du NIH.
Une fois terminés, les modèles 3D peuvent non seulement fournir un aperçu de la structure des glycoprotéines d’enveloppe elles-mêmes, mais peuvent également révéler la manière dont elles interagissent avec d’autres protéines, comme l’anticorps neutralisant B12, qui est une information qui peut grandement influencer la conception du vaccin.
Cet article, du laboratoire du Dr Sriram Subramaniam, implique les contributions d’une vingtaine d’auteurs, dont non seulement des étudiants diplômés et postdoctoraux, mais aussi des collégiens et lycéens, montrant que l’on n’est jamais trop jeune pour avoir un impact dans la lutte contre une maladie qui a infecté plus de 60 millions de personnes, dans le monde.
Dans Clinical and Translational Medicine, JoVE présente un article de l’University College London et de l’Université d’Oxford qui étudie les corrélats physiologiques de la nociception, ou sensation de douleur, chez les nourrissons. En règle générale, les nourrissons réagissent aux stimuli nocifs en pleurant et en modifiant leurs expressions faciales - des réactions considérées comme autonomes et dépendantes des régions sous-corticales du cerveau.
Afin de comprendre l’implication du cortex cérébral et de la moelle épinière dans la nociception infantile, nos auteurs préparent d’abord les nourrissons aux enregistrements EEG et EMG. Ils mettent également en place un suivi physiologique et un enregistrement vidéo, afin que les expressions faciales du nourrisson puissent être liées aux données physiologiques. Après l’évaluation des réponses du nourrisson à des stimuli tactiles neutres, le bébé est soumis à un talonnage - une procédure clinique utilisée pour obtenir des échantillons de sang chez les nourrissons. Après le traitement des données, les potentiels électriques peuvent être comparés entre les stimuli nocifs et non nocifs chez ces nourrissons, ce qui, espérons-le, mènera à des conclusions significatives sur la façon dont les informations nociceptives sont interprétées par les nouveau-nés.
La section Bio-ingénierie de JoVE se concentre davantage sur la clinique en décembre avec un article de l’Université du Wisconsin, Madison, qui implique la fabrication d’un dispositif microfluidique compartimenté pour étudier la migration des cellules souches cancéreuses. Après la conception du dispositif, des moules maîtres sont créés par photolithographie pour l’application de poly diméthylsiloxane (PDMS) - un composé organosilicié transparent et biologiquement inerte - ce qui le rend adapté aux applications microfluidiques avec des cellules vivantes. Plus précisément, nos auteurs chargent des cellules souches tumorales dérivées d’un glioblastome multiforme, un cancer du cerveau hautement malin, dans les dispositifs compartimentés, puis les placent dans un système d’imagerie spécialisé qui acquiert des données sur quelques jours.
Les vidéos en accéléré de ces auteurs montrent que les cellules souches cancéreuses sont capables de réguler leur morphologie dans les canaux microfluidiques à taille limitée comme elles le feraient dans l’espace interstitiel, et l’isolement fluidique rendu possible par des chambres comme celles-ci facilite le dépistage de médicaments pour des thérapies potentielles pouvant affecter la migration des cellules souches cancéreuses.
Vers la fin du mois, JoVE se rend en France, où des chercheurs de l’Institut Pasteur et du Centre National de la Recherche Scientifique, illustrent une méthode pour induire l’expression du canal-rhodopsine, un canal ionique activé par la lumière, dans le bulbe olfactif des souris, ainsi que la stimulation neuronale ultérieure à l’aide d’une diode électroluminescente (LED) miniature.
Nos auteurs donnent des instructions détaillées étape par étape pour la préparation des aiguilles d’injection, et pour l’injection précise du virus dans le flux migratoire rostral, un site de migration pour les neuroblastes nés adultes. De plus, ils montrent comment des dispositifs de stimulation LED miniatures sont fabriqués, calibrés et implantés au sommet d’une fenêtre crânienne préparée sur l’ampoule. En particulier, nos auteurs s’intéressent à la façon dont les neurones nés adultes s’intègrent dans les circuits neuronaux olfactifs existants, et ils montrent que la stimulation LED chez les animaux éveillés peut conduire à l’activation de neuroblastes traduits par le virus dans le bulbe olfactif, qui ont migré du flux migratoire rostral.
Ces vidéos-articles comprennent les temps forts de JoVE pour le mois de décembre. D’autres articles à venir illustrent des méthodes pour structurer des encres conductrices dans des microélectrodes, mesurer le calcium cytosolique dans les lymphatiques contractiles et imager les réponses neuronales aux phéromones dans l’organe voméronasal.