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Depuis les premières observations de neurones par Ramon y Cajal, les techniques de marquage neuronal se sont considérablement étoffées. L’avènement de la GFP – green fluorescent protein, une protéine naturellement fluorescente issue d’une méduse (prix Nobel de chimie 2008) – a insufflé un important renouveau technique en permettant de créer des marquages directement au sein des organismes. Une des étapes décisives a été la génération de souris transgéniques exprimant la GFP qui permettent de visualiser plus facilement et de façon beaucoup plus précise les cellules et notamment les neurones. La biologie moléculaire offre aujourd’hui une large palette de protéines/molécules fluorescentes de différentes couleurs nommées sous la forme X-FP.

En 2007, des chercheurs de l’université d’Harvard ont été encore plus loin : ils ont développé une nouvelle technique génétique utilisant plusieurs couleurs distinctes afin d’étiqueter les neurones de façon individuelle. Cette technique, appelée «Brainbow», utilise des combinaisons de 4 molécules fluorescentes de différentes couleurs permettant d’obtenir une palette d’environ 100 étiquettes. En effet, le croisement de deux lignées de souris exprimant chacune une XFP aboutit à des souris bicolores. Ce système  facilite notamment l’étude de l’interaction entre neurones sans toutefois permettre de visualiser en les distinguant les multiples neurones composant un circuit neuronal.

Selon le même principe génétique, la combinaison 4 XFP aboutit à la production d’une centaine de teintes différentes et au final à l’obtention de souris présentant un marquage neuronal multicolore « mosaïque » qui permet ainsi de distinguer des neurones adjacents dans un circuit donné. En utilisant cette technique, les auteurs ont pu visualiser des circuits neuronaux complets avec un niveau de détails sans précédent.

© Image by Tamily Weissman. The Brainbow mouse was produced by Jean Livet, Joshua Sanes and Jeff Lichtman. 

L’image présentée ici est une photo en microscopie à fluorescence d’une coupe transversale d’une sous-structure de l’hippocampe, le gyrus denté – structure essentielle dans les processus d’apprentissage et de mémoire – d’une souris « mosaïque » dans laquelle on peut visualiser et suivre les différents neurones qui le composent. 
 
  

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Alexandra Gros est docteure en neurosciences (Institut des neurosciences Paris-Saclay). Au cours de sa thèse, elle s’est intéressée au rôle de la neurogenèse adulte hippocampique dans les processus d’apprentissage et de mémoire, notamment épisodique. Alexandra est actuellement chercheuse post-doctorante à l’université d’Édimbourg où elle étudie comment la mise en mémoire et la persistance de souvenirs d’événements de la vie courante peuvent être affectées par un apprentissage ultérieur. Pour cela, elle cherche à élucider les mécanismes moléculaires et cellulaires sous-tendant ces processus, notamment via des mécanismes de « tagging » des neurones et synapses en utilisant l’expression des gènes immédiats précoces.