Biosensing Potentiel de membrane de neurones moteurs dans les embryons vivants de zébrés

Lorena Benedetti; Anna Ghilardi; Laura Prosperi; Maura Francolini; Luca Del Giacco

doi:10.3791/55297

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Article de méthode

Biosensing Potentiel de membrane de neurones moteurs dans les embryons vivants de zébrés

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DOI :

10.3791/55297

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26 juin 2017

Lorena Benedetti¹^,²^,³ , Anna Ghilardi⁴ , Laura Prosperi⁴ , Maura Francolini^*¹ , Luca Del Giacco^*⁴

¹Department of Medical Biotechnology and Translational Medicine, Università degli Studi di Milano, ²Department of Neuroscience; Department of Cell Biology, Howard Hughes Medical Institute, Yale University School of Medicine, ³Program in Cellular Neuroscience, Neurodegeneration and Repair, Yale University School of Medicine, ⁴Department of BioSciences, Università degli Studi di Milano

^* These authors contributed equally

Dans cet article

Résumé

Les protocoles décrits ici permettent d’étudier les propriétés électriques des cellules excitables dans les conditions physiologiques les moins invasives en utilisant des embryons de poisson-zèbre dans un système in vivo associés à un indicateur de tension génétiquement codé (GEVI) basé sur le transfert d’énergie par résonance de fluorescence (FRET) exprimé sélectivement dans le type de cellule d’intérêt.

Résumé

Les protocoles décrits ici sont conçus pour permettre aux chercheurs d’étudier la communication cellulaire sans altérer l’intégrité de l’environnement dans lequel les cellules se trouvent. Plus précisément, ils ont été développés pour analyser l’activité électrique des cellules excitables, telles que les neurones spinaux. Dans un tel scénario, il est crucial de préserver l’intégrité de la cellule vertébrale, mais il est également important de préserver l’anatomie et la forme physiologique des systèmes impliqués. En effet, la compréhension de la manière dont le système nerveux - et d’autres systèmes complexes - fonctionne doit être basée sur une approche systémique. Pour cette raison, l’embryon vivant de poisson-zèbre a été choisi comme système modèle, et les changements de tension de la membrane des neurones spinaux ont été évalués sans interférer avec les conditions physiologiques des embryons.

Ici, une approche combinant l’utilisation d’embryons de poisson-zèbre avec un biocapteur basé sur FRET est décrite. Les embryons de poisson-zèbre sont caractérisés par un système nerveux très simplifié et sont particulièrement adaptés aux applications d’imagerie grâce à leur transparence, permettant l’utilisation d’indicateurs de tension basés sur la fluorescence au niveau de la membrane plasmique pendant le développement du poisson-zèbre. La synergie entre ces deux composants permet d’analyser l’activité électrique des cellules dans des organismes vivants intacts, sans perturber l’état physiologique. Enfin, cette approche non invasive peut coexister avec d’autres analyses (par exemple, les enregistrements de mouvements spontanés, comme le montre ici).

Introduction

L'analyse in vivo des composants systémiques permet aux scientifiques d'étudier le comportement cellulaire de la manière la plus fiable. Cela est particulièrement vrai lorsque l'activité sous contrôle est fortement influencée par les interactions cellule-cellule (dépendantes en contact et sans contact), comme dans le système nerveux, où les changements de tension membranaire entraînent la communication entre les cellules excitables. La compréhension de l'information codée par ces signaux électriques est la clé pour comprendre comment fonctionne le système nerveux dans les états physiologiques et pathologiques.

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