🧾 INTRODUCTION

• Tous les niveaux d’organisation du vivant (moléculaire à social) nécessitent des méthodes d’analyse variées.
• Méthodes d’exploration anatomiques et structurelles : comment c’est fait ? Observer, décrire, délimiter les cellules, tissus et organes.

I. 🧪 MÉTHODES ANATOMIQUES « IN VITRO »

🧬 Définitions clés :

• In vitro : « Dans le verre » – en dehors de l’organisme vivant, sur prélèvements post-mortem.
• In vivo : sur l’organisme vivant.

A. 🔬 Microscopie, Cytologie et Histologie

• Cytologie : Étude des cellules isolées (morphologie).
• Histologie : Étude des tissus biologiques.

Avancées techniques → optique, électronique → étude de la microarchitecture cérébrale (ex : NGC, NTC, faisceaux, neurones vs cellules gliales, synapses).

🔍 Principes généraux en microscopie optique :

1. Fixation :

• Éviter dégradation : cryofixation (congélation rapide) / formol.
• Inclusion (paraffine/résine) → coupes fines (1 à 100 μm).
• Observation par transparence.
• Peu de contraste → microscopie à contraste de phase.

1. Coloration :

• Améliore contraste / visualisation des structures.
• Nombreuses techniques/colorants.
• Exemples :
• Nissl (bleue) : ADN/ARN → corps cellulaires.
• Golgi : nitrate d’argent → neurones + prolongements.

B. 🧪 Cytochimie et Histochimie

• Histochimie classique : réaction spécifique avec des molécules → apparition de composés colorés ou fluorescents.

Exemples :

• Autoradiographie : localise molécules marquées radioactives (ex : récepteurs de NT – « binding »).
• Immunohistochimie : anticorps → cible antigène (NT, enzyme, récepteur…).
• Hybridation in situ :
• Objectif : savoir si un neurone synthétise une protéine.
• Présence d’ARNm = preuve que la cellule fabrique la protéine.

C. 🌈 Marqueurs fluorescents

1. Transgénèse :

• Insertion d’un gène fluorescent (ex : GFP – méduse) + gène d’une protéine cible → la protéine produite est fluorescente.

2. Brainbow :

• Gènes → protéines fluorescentes multicolores (RVB) → chaque neurone a une couleur différente → traçage précis.

3. Clarity :

• Rendre le cerveau transparent sans détruire la structure :
• Hydrogel → emprisonne les protéines.
• Savon + courant → élimine les lipides.
• Permet coloration classique dans tissu intact.

🧠 Exemple de code couleur :

🟢 Vert Neurone néoformé (GFP – transgénèse)

🔴 Rouge Neurone dopaminergique (immunohistochimie)

🟠 Orange Neurone à calrétinine (immunohistochimie)

🔵 Bleu Noyaux cellulaires (coloration de Nissl)

II. ⚙️ MÉTHODES FONCTIONNELLES

A. 🔎 Méthode fonctionnelle in vitro : Désoxyglucose (2-DG)

Objectif :

Étudier le métabolisme des tissus pour localiser les zones d’activité.

Mécanisme :

1. Neurone actif → libère glutamate.
2. Astrocytes captent le glutamate → utilisent glucose sanguin pour produire lactate.
3. Lactate → transféré au neurone → ATP.

Utilisation du 2-DG :

• Faux glucose radioactif, absorbé par astrocytes mais non métabolisé.
• S’accumule → autoradiographie → localisation précise de l’activité neuronale.

➡️ Exemple : Accumulation de 2-DG dans cortex auditif d’un singe après stimulation sonore.

III. 🧠 MÉTHODES INVASIVES IN VIVO

A. 🧨 Lésions expérimentales

Objectif :

Détruire une zone du cerveau → observer les conséquences comportementales.

Types de lésions :

• Irréversibles : aspiration, électrolyse, neurochimique.
• Réversibles : anesthésie locale, refroidissement.

Limites :

• Effets indirects : atteinte des axones, cellules gliales, noyaux proches.
• Nécessité de contrôles et méthodes complémentaires.

B. 📡 Enregistrement de l’activité nerveuse « in situ »

Technique :

• Microélectrodes intra/extracellulaires → mesure de PA, PPSE, PPSI.
• Ciblage de noyaux, neurones, fibres.

Contextes :

• Animal anesthésié → étude sensorielle.
• Animal chronique → implants longue durée.
• Humain :
• Neurochirurgie (pré-op, 15 min max).
• Interfaces cerveau-machine / neuroprothèses.

C. ⚡ Simulation de l’activité nerveuse

1. Stimulation électrique :

• Exemple : système de récompense.
• Application clinique : stimulation cérébrale profonde (ex : Parkinson).

2. Optogénétique :

• Protéines sensibles à la lumière (canaux ioniques).
• Lumière active ou inhibe les neurones → contrôle précis :
• Dépolarisation : activation.
• Hyperpolarisation : inhibition.

➡️ Lumière délivrée via fibre optique implantée → observation comportementale.