La mise en place et le maintien des fonctions neuronales sont très fortement dépendants du transport intracellulaire dans les dendrites et l’axone nécessaire à l’activité des régions situées loin du corps cellulaire. Les anomalies de trafic sont suspectées être corrélées à celles de la plasticité synaptique et pourraient donc être utilisées comme diagnostic d’anomalies fonctionnelles à l’échelle de la cellule, en lien avec une maladie neuropsychiatrique.
Les nanodiamants fluorescents (fND) sont de bons candidats pour du suivi de particules individuelles dans des neurones car (i) leur fluorescence est parfaitement stable au cours du temps et (ii) ils ne présentent pas de toxicité pour les cellules. Nous utilisons un montage microscopie de fluorescence par réflexion totale interne (TIRFM total internal reflection microscopy) pour enregistrer les trajectoires de fND, de taille ≈ 30 nm. Les fND sont d’abord internalisés spontanément dans les neurones (dans des vésicules de type endosomes). Nous avons démontré que le trafic observé était celui se déroulant le long des microtubules.
Grâce à la forte brillance des fND nous sommes capables d’obtenir une résolution temporelle de 20 ms/image. Nous avons mis au point un programme d’analyse permettant (i) de définir la résolution spatiale réellement accessible (dans notre cas ≈20 nm), (ii) d’analyser les différentes phases des mouvements, puis (iii) d’extraire les paramètres principaux du trafic (vitesse, processivité, temps de pause…des moteurs moléculaires connectant les vésicules transportant les fND aux microtubules). La résolution spatiale obtenue pour les trajectoires donne aussi accès à l’organisation spatiale du réseau de microtubules au niveau du microtubule individuel (distance inter-microtubule ≈90 nm). Pour compléter ces mesures nous sommes en train d’ajouter les éléments nécessaires pour observer le réseau de microtubules en microscopie résolue en dessous de la limite de diffraction (Photoactivated Localization Microscopy).
Après avoir validé notre méthodologie par des mesures sur des neurones de souris non modifiées génétiquement (sauvages), nous finalisons des mesures sur des neurones primaires provenant de souris transgéniques sur-exprimant des gènes Mark1 et Slc25a12 suspecter jouer un rôle dans l’autisme. Nos premières analyses révèlent des anomalies de trafic dans les neurones transgéniques montrant que notre approche a un potentiel pour révéler l’impact fonctionnel de gènes aux rôles encore méconnus.