​Les échanges d’ions au travers de la membrane des neurones donnent naissance à une « décharge », à savoir un potentiel d’action qui détermine le passage de l’influx nerveux d’un neurone à l’autre. L’enjeu de l’imagerie microscopique est de suivre la dynamique de ces échanges le long des circuits neuronaux dans différentes conditions biochimiques. De telles études ouvrent un nouveau champ d’investigation pour les neurosciences cognitives et le développement de médicaments. Grâce au dispositif IRM à haut champ (17.2 Teslas) de NeuroSpin, dédié au petit animal, les équipes du CEA-I2BM mettent au point des techniques d’imagerie sur des cellules vivantes pour établir un pont entre les résultats d’imagerie biologique sur coupe tissulaire et d’imagerie in vivo. La première dispose d’une résolution spatiale d’une dizaine de microns¹, et la seconde de 100 à 200 microns.

Les chercheurs ont travaillé avec l’aplysie, un modèle animal classique en neurosciences. Ses neurones sont peu nombreux et de grande taille, à savoir quelques centaines de microns jusqu’à 1 mm. Ils sont donc également observables par de l’imagerie in vivo haute résolution. Les scientifiques ont mis en évidence, pour la première fois, que la dynamique du transport des ions manganèse (analogues du calcium) dans les neurones moteurs du ganglion buccal de l’aplysie est modulée par la dopamine, un neurotransmetteur. Pour cela, ils ont observé par IRM à haut champ des neurones d’aplysie dans un milieu à faible concentration en manganèse, pour ne pas perturber la physiologie des cellules. Ils ont montré que la stimulation des neurones par la dopamine altère la dynamique des ions manganèse et en particulier leur élimination par les neurones. C’est la première fois qu’une telle modulation est mise en évidence dans un réseau où chaque neurone est visible à l’IRM grâce à une résolution spatiale très poussée.

1. 1 micron= 10^-6 mètres