Au cours des dernières décennies, le poisson-zèbre (Danio rerio) a évolué comme l’un des organismes modèles de vertébrés les plus populaires pour les études de développement embryonnaire et larvaire. La grande fécondité des femelles de poisson zèbre associée au développement rapide ex utero de l’embryon et à sa transparence au début du développement embryonnaire ne sont que quelques facteurs clés qui font du poisson-zèbre un organisme modèle puissant pour répondre aux questions de développement1. Les progrès des technologies de génétique moléculaire combinés à des études d’imagerie in vivo à haute résolution ont permis d’aborder les mécanismes biologiques cellulaires sous-jacents aux processus de développement2. En particulier, dans le domaine de la différenciation neuronale, de la physiologie, de la connectivité et de la fonction, le poisson-zèbre a mis en lumière l’interaction de la dynamique moléculaire, des fonctions cérébrales et du comportement de l’organisme avec des détails sans précédent.
Pourtant, la plupart de ces études sont limitées aux stades embryonnaires et larvaires précoces au cours de la première semaine de développement, car la transparence du tissu du système nerveux est progressivement perdue. À ces stades, le tissu cérébral est empêché d’y accéder par des approches de microscopie à haute résolution qui sont protégées par la différenciation et la pigmentation du crâne3.
Par conséquent, les questions clés de la différenciation neuronale, de la maturation et de la plasticité telles que le raffinement de la connectivité neuronale ou la mise à l’échelle synaptique sont difficiles à étudier. Ces processus cellulaires sont importants afin de définir les mécanismes cellulaires qui conduisent, par exemple, le comportement social, la prise de décision ou le comportement basé sur la motivation, domaines dans lesquels la recherche sur les larves de plusieurs semaines a récemment contribué à des résultats clés basés sur des études comportementales4.
Les approches pharmacologiques pour inhiber la pigmentation chez les larves de poisson zèbre pendant plusieurs semaines sont à peine réalisables ou peuvent même causer des effets néfastes5,6,7,8. Les souches doubles ou triples mutantes avec des défauts de pigmentation spécifiques, telles que le casper9 ou le cristal10,sont devenues des outils extrêmement précieux, mais sont laborieuses dans la reproduction, fournissent peu de progéniture et présentent le danger d’accumuler des malformations génétiques dues à une consanguinité excessive.
Ici, une procédure invasive minimale comme alternative est fournie qui est applicable à toute souche de poisson zèbre. Cette procédure a été adaptée à partir d’études électrophysiologiques pour enregistrer l’activité neuronale chez les larves de poisson zèbre vivantes et éveillées. Dans les téléostéens, la peau et le cartilage mou du crâne peuvent être soigneusement enlevés en micro-pelant ces couches, car elles ne sont pas étroitement imbriquées avec le système vasculaire cérébral. Cela permet d’exposer les tissus cérébraux contenant des neurones et des voies axonales sans dommage et d’enregistrer la morphologie neuronale, y compris les structures synaptiques et leur contenu moléculaire, qui à leur tour incluent l’observation de changements physiologiques tels que les transitoires Ca2+ ou les événements de transport intracellulaire pendant plusieurs heures. De plus, au-delà des caractérisations descriptives, l’accès direct au tissu cérébral permet d’interroger les fonctions neuronales matures au moyen de l’administration de substances neuropharmacologiques et d’approches optogénétiques. Par conséquent, de véritables relations structure-fonction peuvent être révélées dans le cerveau du poisson zèbre juvénile en utilisant cette stratégie d’exposition cérébrale.