Rendre un cerveau vivant transparent et regarder ses neurones fonctionner sans perturber leur fonctionnement, cela ressemble à de la science-fiction, n'est-ce pas ? Pourtant, la solution existe peut-être déjà dans notre propre corps.
Dans une étude publiée dans Méthodes naturelles le 12 mars 2026, une équipe de recherche dirigée par l'Université de Kyushu présente un nouveau réactif appelé SeeDB-Live. Il utilise l'albumine, une protéine courante dans le sérum sanguin, pour nettoyer les tissus tout en préservant la fonction cellulaire. La technique permet aux scientifiques de voir des structures plus profondes et plus lumineuses dans des tranches de cerveau dans une assiette et dans des souris vivantes, atteignant ainsi une activité neuronale qui était auparavant invisible.
C'est la première fois que l'élimination des tissus est réalisée sans altérer leur biologie. »
Takeshi Imai, auteur principal de l'étude et professeur, Faculté des sciences médicales, Université de Kyushu
« SeeDB-Live peut ouvrir la voie à l'imagerie en direct des tissus profonds, à la fois ex vivo et in vivo« , a ajouté le premier auteur de l'étude, le professeur adjoint Shigenori Inagaki de la même faculté.
Comment voir plus profondément dans le cerveau vivant ?
Des fonctions complexes comme la mémoire et la pensée découlent de la communication en temps réel entre les cellules situées au plus profond du cerveau. Bien que les tranches préservent une certaine activité, la compréhension de la dynamique cérébrale normale nécessite l’imagerie du cerveau vivant.
Rendre le cerveau opaque transparent est une solution, et cela commence par l’optique.
Prenons l’exemple des billes de verre : clairement visibles dans l’air mais disparaissent presque dans l’huile. En effet, la lumière se réfracte et se disperse lorsqu’elle passe entre des matériaux ayant des indices de réfraction différents, et le tissu cérébral se comporte de la même manière. Les lipides et autres composants cellulaires créent de minuscules décalages, diffusant la lumière et cachant des structures plus profondes. Réduisez-les et la lumière se propage uniformément.
Grâce à des expériences systématiques, l'équipe d'Imai a découvert que les cellules vivantes deviennent plus transparentes lorsque l'indice de réfraction de la solution extracellulaire est ajusté entre 1,36 et 1,37.
Avec une cible précise en main, l’équipe avait besoin d’un moyen non toxique pour l’atteindre tout en maintenant l’équilibre osmotique, afin que les cellules ne gonflent ni ne rétrécissent. Ils avaient auparavant essayé des substances naturelles telles que le sucre, mais celles-ci nécessitaient des concentrations élevées qui augmentaient la pression osmotique et déshydrataient les cellules.
Comme la pression osmotique dépend du nombre de molécules, l’équipe s’est tournée vers de gros polymères sphériques. Leur plus grande taille signifie qu'il en faut moins pour augmenter l'indice de réfraction, ce qui ajuste les performances optiques sans surcharger les cellules. Cependant, malgré l’examen de près de 100 composés, la réponse a refusé de venir.
Une protéine sanguine est la clé surprenante de la transparence du cerveau
Le tournant s’est produit de manière inattendue.
Tard dans la nuit, Inagaki revient à une idée simple : les protéines sont des polymères. Il a saisi une bouteille de sérumalbumine bovine (BSA), un réactif de laboratoire courant dérivé du sang, qui, à sa grande surprise, montrait la pression osmotique la plus basse à l'indice de réfraction souhaité.
« Je l'ai testé trois ou quatre fois avant d'y croire », se souvient Inagaki. Seul dans le laboratoire cette nuit-là, il poussa un cri d'excitation. « De toutes choses, nous n'aurions jamais imaginé que cela se résumerait à cela. »
En ajoutant de l'albumine au milieu de culture pour correspondre à l'indice de réfraction à l'intérieur des cellules, l'équipe a développé une solution de compensation des tissus vivants, qu'elle a baptisée SeeDB-Live.
« Lors du développement de SeeDB-Live, nous avons découvert que les neurones sont extrêmement sensibles aux concentrations d'ions, et il nous a fallu énormément d'efforts pour obtenir la bonne formulation. Grâce à cette heureuse nuit seule au laboratoire, je me suis servi d'un BSA coûteux et de haute pureté que je n'oserais normalement pas utiliser », ajoute Inagaki en riant.
SeeDB-Live rend les tranches de cerveau de souris transparentes dans l'heure qui suit l'immersion. Lorsqu'il est combiné avec un indicateur de calcium, le déclenchement neuronal normal au plus profond du tissu a été éclairé dans la tranche transparente du cerveau. Lorsqu’ils ont été appliqués à des cerveaux de souris vivantes, les signaux de fluorescence provenant des neurones profonds sont devenus trois fois plus brillants.
Cela ouvre une vue claire de la couche 5 du cortex cérébral, où les neurones richement ramifiés aident à révéler comment le cerveau traite l'information et traduit l'activité neuronale en action. Avant SeeDB-Live, des images nettes à cette profondeur étaient difficiles à obtenir avec les stratégies conventionnelles.
De plus, à mesure que le liquide extracellulaire élimine SeeDB-Live en quelques heures, la transparence des tissus revient à son état d'origine. Étant donné que la méthode n’entraîne aucun changement permanent, la même souris peut être imagée à plusieurs reprises pour suivre l’activité cérébrale au fil du temps.
« L'albumine est abondante dans le sang et hautement soluble, ce qui la rend bien adaptée à l'élimination », note Imai. « C'était une découverte accidentelle, mais avec le recul, cela semble presque naturel. Ce que l'évolution a façonné au cours de millions d'années est vraiment impressionnant. »
Une décennie après avoir dit « impossible »
SeeDB-Live présente la première compensation optique non invasive qui augmente considérablement la profondeur d'imagerie et permet l'observation de la dynamique à l'échelle des tissus.
Les chercheurs s’attendent à ce qu’il améliore l’imagerie par fluorescence profonde pour comprendre les fonctions intégratives du cerveau. Cela peut également aider à évaluer les tissus 3D et les organoïdes cérébraux pour la recherche sur la découverte de médicaments.
L'équipe note que même si SeeDB-Live fonctionne bien pour les tissus cérébraux, les barrières biologiques limitent l'administration à d'autres organes et l'accès au cerveau nécessite toujours une fenêtre chirurgicale qui peut provoquer du stress et réduire l'efficacité.
« Je pense que nous n'avons pas encore pleinement matérialisé son potentiel », déclare Inagaki, ajoutant que les efforts futurs se concentreront sur des méthodes d'administration moins invasives afin d'améliorer la pénétration pour une imagerie plus profonde et une meilleure analyse fonctionnelle de l'activité cérébrale.
Pour Imai, cette réalisation marque le point culminant de plus d’une décennie de travail. Après avoir développé SeeDB en 2013 et SeeDB2 en 2016 pour les tissus fixés, on lui a demandé à plusieurs reprises si l'élimination des tissus vivants était possible.
« Cette question m'est revenue une centaine de fois, et à chaque fois j'ai répondu 'impossible' », réfléchit Imai. « Mais dix ans plus tard, nous y sommes. Quand quelque chose semble irréalisable, si vous continuez à y réfléchir, vous finirez peut-être par trouver un moyen. »
