Solutions de photométrie à fibre

Photométrie à fibre est une technique de neuroimagerie puissante permettant de surveiller l'activité des populations neuronales chez les animaux comportementaux, notamment les rongeurs et les primates. Cette technique permet aux chercheurs de mieux comprendre les circuits neuronaux qui sous-tendent des comportements complexes et des processus cognitifs.

Dans un premier temps, pour observer l'activité neuronale, les chercheurs expriment génétiquement des indicateurs de calcium dans la population neuronale qu'ils souhaitent étudier, notamment les fluorophores verts (GCaMP, G-GECO, etc.) et rouges (RCaMP, jRGECO1, etc.). Ces indicateurs possèdent des propriétés de fluorescence, ce qui signifie qu’ils émettent de la lumière à une longueur d’onde plus longue après avoir absorbé la lumière à une longueur d’onde plus courte. Cependant, pour que cette fluorescence se produise, les indicateurs doivent également se lier aux ions calcium intracellulaires, qui augmentent au cours de l’activité neuronale. Notamment, outre les ions calcium, actuellement plusieurs capteurs génétiquement codés sont conçus pour détecter des molécules ou neurotransmetteurs spécifiques, notamment la dopamine, le glutamate, l'acétylcholine….

La méthode de photométrie à fibre offre plusieurs avantages, notamment une résolution temporelle élevée, un faible caractère invasif et la possibilité de surveiller les zones profondes du cerveau. Néanmoins, il existe des inconvénients à considérer, tels que le caractère chronique des implantations et l’imagerie spatiale confinée à la zone sous la fibre optique. 

 

 


Comparaison des systèmes de photométrie à fibre

Doric Lenses fait partie des entreprises pionnières dans le développement de produits innovants pour la photométrie par fibre chez les animaux en comportement. Les appareils proposés par Doric Lenses sont méticuleusement conçus pour répondre aux besoins spécifiques et aux défis rencontrés par les utilisateurs.

En général, Doric Lenses propose 10 produits différents pour la photométrie qui peuvent être classés en quatre groupes principaux.

1- Système de photométrie de fibre de base

  • Photométrie de fibreMini-Cubes (FMC)
    • FMC Gen1
    • FMC Gen2 (iFMC)
    • FMC Gen3 (ilFMC)
      *Possibilité de combiner avec l'optogénétique dans la même zone
  • FMC rotatifs (RFMC)
    *Possibilité de combiner avec l'optogénétique dans un autre domaine
Système de photométrie à fibre à 2 paquets
  • Photométrie de fibre de base
    1. Gen2
    2. Gen3
  • Photométrie de fibre à imagerie groupée avec optogénétique ciblée (BFTO)
  • Photométrie de fibre à imagerie rotative (RBFMC)

3- Durée de vie de fluorescence Photométrie à fibre(FluoPulse™) *NOUVEAU

4- Sans fil Photométrie à fibre *NOUVEAU 


Systèmes de base de photométrie à fibre sont proposés sous deux formes : standard (FMC) et rotatif (RFMC).

L'avantage du RFMC par rapport au FMC classique est le remplacement des roues de rotation au niveau des connexions électriques plutôt qu'au niveau des connexions optiques. Cette configuration unique minimise les variations fluorescentes du signal, ce qui permet une collecte de données plus fiable. Par conséquent, le système RFMC offre l’enregistrement de signal de la plus haute qualité parmi toutes les options, bien qu’à un coût légèrement plus élevé.

Outre le classique Systèmes de base de photométrie à fibre lui-même peut être classé en 3 groupes selon la génération des FMC (Gen 1, 2, 3). Le FMC est en fait le cube qui contient les filtres et les miroirs dichroïques capables de diriger la lumière d'excitation vers l'échantillon et de la séparer de la lumière d'émission.

Les FMC classiques (Gen 1) nécessitent des sources lumineuses et des détecteurs séparés. Le FMC Gen 2, également appelé iFMC, possède un photodétecteur intégré au cube FMC qui augmente à terme le rapport signal/bruit. Le Gen3, également appelé ilFMC, contient toutes les sources lumineuses des détecteurs, des pilotes et des LEC dans le cube. Par conséquent, non seulement le rapport signal/bruit augmente, mais le système est également plus simple et convivial.

Notamment tous Systèmes de base de photométrie à fibre peut contenir jusqu'à deux couleurs pour l'enregistrement en plus du signal isobestique. La combinaison de couleurs peut être différente sur demande.

* Consultez le schéma ci-dessous pour plus d'informations


Alors que les systèmes de photométrie à fibre de base sont conçus pour enregistrer dans un maximum de deux régions du cerveau d'une seule souris, plusieurs cubes FMC peuvent néanmoins être combinés pour enregistrer chez plusieurs souris. Cette configuration augmente la complexité du système et la difficulté de synchroniser les enregistrements.

Pour simplifier ce problème, Doric Lenses a conçu une série d'appareils, spécifiés pour enregistrer simultanément plusieurs animaux ou plusieurs régions cérébrales d'une seule souris.

À cet égard, le Système de photométrie à fibre groupée comprend le système standard (Gen 2, 3), le système standard avec configurations optogénétiques (BFTO) et rotatives (RBFMC).

Le système bundle de base comporte deux générations qui sont toutes deux incompatibles avec l'optogénétique. Cependant, le système Gen 3 présente une conception simple entièrement intégrée offrant une solution plug-and-play. Au contraire, le BFTO est une configuration prédéfinie pour l’imagerie groupée et l’optogénétique simultanées.

Contrairement aux systèmes standard et BFTO qui peuvent être utilisés pour enregistrer plusieurs animaux, le RBFMC ne peut être utilisé que pour enregistrer plusieurs régions cérébrales d'une seule souris. Néanmoins, ce système est qualifié pour obtenir un signal de haute qualité sans perturber la libre circulation des animaux grâce au système rotatif.

* Consultez le schéma ci-dessous pour plus d'informations


Bien que les systèmes groupés soient conçus pour enregistrer plusieurs animaux au comportement libre, certains chercheurs peuvent encore rencontrer des problèmes d'enchevêtrement en utilisant des configurations filaires, en particulier lorsque les souris interagissent socialement dans la même boîte. Cela nous a incité à développer un nouveau système : une solution de photométrie entièrement sans fil. Ce produit devrait sortir prochainement. Restez à l'écoute des mises à jour !

Parallèlement, dans le domaine de la recherche en neurosciences, une nouvelle technique est apparue pour mesurer la durée de vie des fluorophores plutôt que le niveau d'intensité de fluorescence afin de capturer l'activité neuronale. Grâce à cette technique, Doric Lenses a préparé un nouveau produit, FluoPulse™. Ce système de photométrie avancé présente une précision temporelle (ns) très élevée avec une imagerie de fluorescence très stable qui est moins résistante au photoblanchiment, à la puissance d'excitation et aux artefacts de mouvement. De plus, le système FluoPulse™ peut enregistrer de manière fiable des études expérimentales prolongées s'étendant sur des semaines ou des mois. Ce système est maintenant entièrement préparé et prêt à être publié

* Pour toute demande concernant vos configurations n'hésitez pas à contacter notre spécialiste.

Toutes nos solutions de photométrie à fibre peuvent être combinées avec d'autres techniques comme l'optogénétique, l'électrophysiologie et la microscopie à fluorescence miniaturisée.

Tableau de comparaison des systèmes de photométrie à fibre
Type de système FMC de base FMC rotatif Imagerie groupée FMC FMC d'imagerie du faisceau rotatif
Nombre de sites
(le total)
jusqu'à 4 jusqu'à 4 jusqu'à 100 jusqu'à 50
Nombre de sites
(par animal, joint tournant)
2 2 2 jusqu'à 50
Sensibilité (SNR) Élevée Élevée Bien Bien
Marqueurs fluorescents jusqu'à 3 jusqu'à 2 jusqu'à 2 jusqu'à 2
Différentes configurations pour chaque site Oui Oui aucune aucune
Compatible avec l'optogénétique Oui Oui Oui Oui
Combinez avec Optogenetics dans la même fibre
Oui aucune Oui Oui
Correction de la ligne de base de référence Verrouillage /
Entrelacé
Verrouillage /
Entrelacé
Entrelacé Entrelacé


Références externes

 

1. Tecuapetla F et coll. Une activité équilibrée dans les voies de projection des noyaux gris centraux est essentielle pour les mouvements contraversifs.
   Nat. Commun. 5 et 4315 (2014).
2. Lerner TN et coll. Les analyses intacts du cerveau révèlent des informations distinctes véhiculées par les sous-circuits de dopamine SNc.
   Cellule 30, 635-47 (2015).
3. Kim CK et coll. Mesure rapide simultanée de la dynamique des circuits sur plusieurs sites à travers le cerveau des mammifères.
   Méthodes Nat 13, 325-8 (2016) 
4. Centre de ressources Clarity du laboratoire Deisseroth 
5. Forum sur la photométrie sur fibre