Name: Imagerie micro-tomodensitométrie et analyse morphométrique du cerveau néonatal de souris (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-05-19T14:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 36 s
Description: Découvrez la micro-tomodensitométrie pour l'analyse morphométrique du cerveau néonatal de souris. Cette méthode combine un agent de contraste au lugol pour obtenir des images haute résolution et reconstructions 3D précises.

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Nous remercions Wei Liu pour son assistance technique. Ce travail est financé par ANPCyT PICT 2017-2497 et PICT 2018-4113.

Micro-TDM du cerveau néonatal de souris et traitement d’images

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<li>Wehrle, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatio-temporal+characterization+of+fracture+healing+patterns+and+assessment+of+biomaterials+by+time-lapsed+in+vivo+micro-computed+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Spatio-temporal characterization of fracture healing patterns and assessment of biomaterials by time-lapsed in vivo micro-computed tomography.</a> Scientific Reports. 11 (1), 8660(2021).</li>
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<li>Paluh, D. J., Stanley, E. L., Blackburn, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evolution+of+hyperossification+expands+skull+diversity+in+frogs%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Evolution of hyperossification expands skull diversity in frogs.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 117 (15), 8554-8562 (2020).</li>
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<li>Wong, M. D., Dorr, A. E., Walls, J. R., Lerch, J. P., Henkelman, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+3D+mouse+embryo+atlas+based+on+micro-CT%5BTitle%5D)+AND+%22Development%22%5BJournal%5D)">A novel 3D mouse embryo atlas based on micro-CT.</a> Development. 139 (17), 3248-3256 (2012).</li>
<li>Gonzalez, P. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronic+protein+restriction+in+mice+impacts+placental+function+and+maternal+body+weight+before+fetal+growth%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Chronic protein restriction in mice impacts placental function and maternal body weight before fetal growth.</a> PLoS One. 11 (3), 0152227(2016).</li>
<li>Watanabe, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Are+endocasts+good+proxies+for+brain+size+and+shape+in+archosaurs+throughout+ontogeny%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Anatomy%22%5BJournal%5D)">Are endocasts good proxies for brain size and shape in archosaurs throughout ontogeny.</a> Journal of Anatomy. 234 (3), 291-305 (2019).</li>
<li>Gignac, P. M., Kley, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+utility+of+diceCT+imaging+for+high-throughput+comparative+neuroanatomical+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%2C+Behavior+and+Evolution%22%5BJournal%5D)">The utility of diceCT imaging for high-throughput comparative neuroanatomical studies.</a> Brain, Behavior and Evolution. 91 (3), 180-190 (2018).</li>
<li>Anderson, R., Maga, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+procedure+for+rapid+imaging+of+adult+mouse+brains+with+microCT+using+iodine-based+contrast%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">A novel procedure for rapid imaging of adult mouse brains with microCT using iodine-based contrast.</a> PLoS One. 10 (11), e0142974(2015).</li>
<li>Gignac, P. M., O'Brien, H. D., Sanchez, J., Vazquez-Sanroman, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiscale+imaging+of+the+rat+brain+using+an+integrated+diceCT+and+histology+workflow%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Structure+%26+Function%22%5BJournal%5D)">Multiscale imaging of the rat brain using an integrated diceCT and histology workflow.</a> Brain Structure & Function. 226 (7), 2153-2168 (2021).</li>
<li>Wong, M. D., Spring, S., Henkelman, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structural+stabilization+of+tissue+for+embryo+phenotyping+using+micro-CT+with+iodine+staining%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Structural stabilization of tissue for embryo phenotyping using micro-CT with iodine staining.</a> PLoS One. 8 (12), e84321(2013).</li>
<li>Barbeito-Andrés, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Congenital+Zika+syndrome+is+associated+with+maternal+protein+malnutrition%5BTitle%5D)+AND+%22Science+Advances%22%5BJournal%5D)">Congenital Zika syndrome is associated with maternal protein malnutrition.</a> Science Advances. 6 (2), (2020).</li>
<li>Handschuh, S., Glösmann, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mouse+embryo+phenotyping+using+X-ray+microCT%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Cell+and+Developmental+Biology%22%5BJournal%5D)">Mouse embryo phenotyping using X-ray microCT.</a> Frontiers in Cell and Developmental Biology. 10, 949184(2022).</li>
<li>Turnbull, D. H., Mori, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MRI+in+mouse+developmental+biology%5BTitle%5D)+AND+%22NMR+in+Biomedicine%22%5BJournal%5D)">MRI in mouse developmental biology.</a> NMR in Biomedicine. 20 (3), 265-274 (2007).</li>
<li>Qiu, L. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mouse+MRI+shows+brain+areas+relatively+larger+in+males+emerge+before+those+larger+in+females%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Mouse MRI shows brain areas relatively larger in males emerge before those larger in females.</a> Nature Communications. 9, 2615(2018).</li>
<li>Lerch, J. P., Sled, J. G., Henkelman, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MRI+phenotyping+of+genetically+altered+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+in+Molecular+Biology%22%5BJournal%5D)">MRI phenotyping of genetically altered mice.</a> Methods in Molecular Biology. 711, 349-361 (2011).</li>
<li>Gonzalez, P. N., Kristensen, E., Morck, D. W., Boyd, S., Hallgrímsson, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+growth+hormone+on+the+ontogenetic+allometry+of+craniofacial+bones%5BTitle%5D)+AND+%22Evolution+%26+Development%22%5BJournal%5D)">Effects of growth hormone on the ontogenetic allometry of craniofacial bones.</a> Evolution & Development. 15 (2), 133-145 (2016).</li>
<li>Metscher, B. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MicroCT+for+developmental+biology%3A+a+versatile+tool+for+high-contrast+3D+imaging+at+histological+resolutions%5BTitle%5D)+AND+%22Developmental+Dynamics%22%5BJournal%5D)">MicroCT for developmental biology: a versatile tool for high-contrast 3D imaging at histological resolutions.</a> Developmental Dynamics. 238 (3), 632-640 (2009).</li>
<li>Vickerton, P., Jarvis, J., Jeffery, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Concentration-dependent+specimen+shrinkage+in+iodine-enhanced+microCT%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Anatomy%22%5BJournal%5D)">Concentration-dependent specimen shrinkage in iodine-enhanced microCT.</a> Journal of Anatomy. 223 (2), 185-193 (2013).</li>
<li>Dawood, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reducing+soft-tissue+shrinkage+artefacts+caused+by+staining+with+Lugol%27s+solution%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Reducing soft-tissue shrinkage artefacts caused by staining with Lugol's solution.</a> Scientific Reports. 11, 19781(2021).</li>
</ol>

Les auteurs déclarent qu’ils n’ont pas d’intérêts concurrents.

Dans ce travail, un protocole concis pour scanner les tissus cérébraux néonatals de souris à l’aide d’une micro-tomodensitométrie avec un agent de contraste est introduit. En outre, il comprend des procédures simples pour obtenir des résultats quantitatifs et qualitatifs. Sur la base de ces méthodes, d’autres analyses alternatives ou complémentaires peuvent être effectuées.
Comme le montre le protocole, les images micro-CT peuvent être analysées de différentes manières. Dans des études antérie...

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.

<table><tbody><tr><td>&nbsp ; et micro ; CT 35</td><td>Scanco Medical AG</td><td></td><td>Veuillez noter que Scanco ne propose pas le&nbsp ; &nbsp ; CT 35. Leur plus petit scanner est maintenant le&nbsp ; et micro ; TC 45&nbsp ;</td></tr><tr><td></td><td>Avizo Visualization Sciences Group, VSG</td><td></td><td></td></tr><tr><td>C57BL/6</td><td>Mice Bioterio Facultad de Ciencias Veterinarias Universidad Nacional de La Plata</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tubes coniques</td><td>Daigger</td><td>CH-CI4610-1856</td><td></td></tr><tr><td>Flux cabinet</td><td>Esco</td><td>AC2-458&nbsp ;</td><td></td></tr><tr><td>Bécher en verre&nbsp ;</td><td>Glassco</td><td>GL-229.202.10</td><td></td></tr><tr><td>Bouteille en verre</td><td>Simax</td><td>CFB017</td><td></td></tr><tr><td>Entonnoir en verre</td><td>HDA</td><td>VI1108</td><td></td></tr><tr><td>HCl</td><td>Carlo Erba</td><td>403872</td><td>Manipulez sous une armoire à flux et utilisez un équipement de protection individuelle (masque, verre et gants)</td></tr><tr><td>I2</td><td>Cicarelli</td><td>804211</td><td>Lors de la préparation de l’I2KI, manipuler sous une armoire de flux et utiliser un équipement de protection individuelle (masque, verre et gants)</td></tr><tr><td>KI</td><td>Cicarelli</td><td>PA131542.1210</td><td>Lors de la préparation de l’I2KI, manipuler sous une armoire de flux et utiliser un équipement de protection individuelle (masque, verre et gants)</td></tr><tr><td>Agitation magnétique</td><td>Arcano</td><td>4925</td><td></td></tr><tr><td>NaOH</td><td>Cicarelli</td><td>1580110</td><td>Manipuler sous une armoire à flux et utiliser un équipement de protection individuelle (masque, verre et gants)</td></tr><tr><td>Agitateur orbital</td><td>Biomint</td><td>BM021</td><td></td></tr><tr><td>Paraformaldéhyde&nbsp ;</td><td>Biopack</td><td>2000959400</td><td>Manipuler sous une armoire à flux et utiliser un équipement de protection individuelle (masque, verre et gants)</td></tr><tr><td>Spatule Paton</td><td>Glassco</td><td>GL-377.303.01</td><td></td></tr><tr><td>PBS</td><td>Biopack</td><td>2000988800</td><td></td></tr><tr><td>Pipette Pasteur en plastique</td><td>Daigger</td><td>9153</td><td></td></tr><tr><td>R</td><td>R Project</td><td></td><td>Le package geomorph pour R a été utilisé dans le protocole (https://cran.r-project.org/web/packages/geomorph/index.html)</td></tr><tr><td>Scissors&nbsp ;</td><td>Thermomètre</td> à azoture de sodium Belmed <td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>Biopack</td><td>2000163500</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Daigger</td><td>7650</td><td></td></tr></tbody></table>

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

Micro-CT Imaging and Morphometric Analysis of Mouse Neonatal Brains

Les neuroimages sont un outil précieux pour étudier la morphologie du cerveau dans des expériences utilisant des modèles animaux. L’imagerie par résonance magnétique (IRM) est devenue la méthode standard pour les tissus mous, bien que sa faible résolution spatiale pose certaines limites pour les petits animaux. Nous décrivons ici un protocole permettant d’obtenir des informations tridimensionnelles (3D) à haute résolution sur le cerveau et le crâne de nouveau-nés de souris à l’aide de la micro-tomodensitométrie (micro-TDM). Le protocole comprend les étapes nécessaires pour disséquer les échantillons, colorer et scanner le cerveau, et obtenir des mesures morphométriques de l’organe entier et des régions d’intérêt (ROI). L’analyse d’images comprend la segmentation des structures et la numérisation des coordonnées des points. En résumé, ce travail montre que la combinaison de la micro-tomodensitométrie et de la solution de Lugol comme agent de contraste est une alternative appropriée pour l’imagerie du cerveau périnatal des petits animaux. Ce flux de travail d’imagerie a des applications en biologie du développement, en biomédecine et dans d’autres sciences intéressées par l’évaluation de l’effet de divers facteurs génétiques et environnementaux sur le développement du cerveau.

Ici, un protocole de base pour obtenir des images à haute résolution du cerveau de souris nouveau-nées est présenté. Les têtes ont été scannées après immersion dans la solution de Lugol. Malgré leur petite taille, les principales structures anatomiques du cerveau, telles que les bulbes olfactifs, le cortex, le mésencéphale, le cervelet et le cerveau postérieur, peuvent être distinguées (Figure 1).
Différentes analyses peuvent être effectuées à partir de ces images...

Cette étude décrit les étapes permettant d’obtenir des images à haute résolution du cerveau de souris néonatales en combinant la micro-tomodensitométrie (micro-TDM) et un agent de contraste dans des échantillons ex vivo . Nous décrivons des analyses morphométriques de base pour quantifier la taille et la forme du cerveau dans ces images.

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

Neuroimages are a valuable tool for studying brain morphology in experiments using animal models. Magnetic resonance imaging (MRI) has become the standard ...

En neurosciences expérimentales, en particulier pour les études portant sur les questions de développement, il est pertinent de compter sur la caractérisation quantitative des cerveaux des échantillons embryonnaires et prénataux. La micro-tomodensitométrie en combinaison avec un agent de contraste commun est capable de produire des images à haute solution adaptées à une analyse morphométrique plus approfondie. La micro-tomodensitométrie a été appliquée à l’imagerie des tissus durs tels que les os en raison de l’absorption des rayons X dans les tissus minéralisés.Cependant, au cours des dernières décennies, l’utilisation de la solution de Lugol comme agent de contraste a amélioré l’application de l’utilisation de la technique de la machine pour les tissus mous. Ce protocole combine des procédures et des outils utilisant le terrain pour démontrer le grand potentiel de la micro-tomodensitométrie pour l’étude du cerveau prénatal des petits animaux. La force de notre proposition, qui décrit précisément le processus de la préparation de l’échantillon au traitement des données morphométriques.Les images dérivées de la micro-tomodensitométrie préservent une information spéciale, ce qui est difficile avec les techniques histologiques standard. De plus, la micro-tomodensitométrie avec l’utilisation d’un agent de contraste présente deux avantages par rapport à la résonance magnétique. Les scanners sont moins coûteux et faciles à utiliser et permettent une résolution spatiale plus élevée.Le protocole présenté ici pourrait être appliqué avec des modifications subtiles pour fixer des échantillons de différents organes dérivés de diverses espèces. Ensuite, une variété de questions scientifiques pourraient être abordées. Étant donné que l’agent de contraste est administré par immersion, les principales limites devraient être liées à la taille de l’échantillon, mais les applications potentielles sont énormes.

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Source : Choi, J. P. et al.  Induction et imagerie micro-TDM de malformations caverneuses cérébrales dans un modèle murin. J. Vis. exp. ( 2017)Cette vidéo montre l’utilisation de l’imagerie micro-TDM pour visualiser les lésions de malformation caverneuse cérébrale (CCM) dans le cerveau d’une souris. Il détaille les étapes de préparation des échantillons, d’imagerie et de reconstruction d’images 3D afin d’évaluer la densité et l’emplacement des lésions CCM dans le tissu cérébral.

Imagerie micro-TDM avec produit de contraste de lésions de malformation caverneuse cérébrale dans le cerveau d’une souris

Source : Mizuno, H., et al. In Vivo Imagerie à deux photons des neurones corticaux chez les souris néonatales. J. Vis. Exp. (2018)Cette vidéo présente l’utilisation de la microscopie à deux photons pour imager les neurones dans le cerveau d’un bébé souris transgénique anesthésié. Le laser à deux photons permet une imagerie plus profonde avec une résolution spatiale élevée et une diffusion minimale de la lumière, ce qui permet de capturer en détail la morphologie neuronale, y compris les...

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Résolution tomographie optique de cerveaux de souris entières avec Feuille confocale microscopie optique Micron-échelle de

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Découvrez la micro-tomodensitométrie pour l'analyse morphométrique du cerveau néonatal de souris. Cette méthode combine un agent de contraste au lugol pour obtenir des images haute résolution et reconstructions 3D précises.

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