Tomographie Raman et optophysiologie SERS pour élucider la neurochimie du cerveau

1. Résumé du projet

Une meilleure compréhension de la neurochimie du cerveau est essentielle pour améliorer le diagnostic et le traitement des maladies neurodégénératives, telles que les maladies d’Alzheimer et de Parkinson. Les grandes percées en neuroscience et en médecine suivent fréquemment l’invention de nouvelles technologies permettant d’élucider les mécanismes moléculaires de la physiologie cellulaire et les mécanismes pathologiques dans les tissus ou organismes. En neurosciences, l’électrochimie, l’électrophysiologie de type voltage-imposé, le patch clamp et l’optogénétique ont contribué à une explosion de nouvelles découvertes sur la neurochimie et neurophysiologie du cerveau. Malgré tous les progrès réalisés durant le dernier siècle, les techniques modernes ne permettent pas de mesurer simultanément la complexité moléculaire de la neurochimie du cerveau, ce qui est nécessaire pour continuer à progresser dans la compréhension des neuropathologies et pour les traiter efficacement. Dans le cadre de ce projet, nous visons à combiner la tomographie Raman et l’optophysiologie Raman pour respectivement identifier les neuropathologies et en comprendre leurs mécanismes moléculaires complexes. La spectroscopie Raman sonde les caractéristiques uniques du spectre vibrationnel de molécules, permettant l’identification et la classification de tissus selon ses constituantes moléculaires. Plus spécifiquement, la tomographie Raman procure une image macroscopique des différences spectrales de tissus, incluant des coupes de cerveau, avec une résolution spatiale de 200 µm, permettant de déceler des anomalies chimiques dans ceux-ci. L’optophysiologie mesure un panel de messagers chimiques, dont les neurotransmetteurs, avec une résolution spatiale micrométrique. En combinant ces méthodes spectroscopiques avec l’analyse spectrale par apprentissage profond dans le cadre de ce projet, nous développerons une technique instrumentale permettant d’extraire les informations spectrales pertinentes en tomographie et en optophysiolgie Raman. Nous effectuerons ensuite des mesures moléculaires sur des tranches de cerveaux de modèles murins de la maladie de Parkinson afin d’identifier les neuropathologies avec la tomographie Raman et comprendre la neurochimie de celles-ci avec l’optophysiologie Raman. Ainsi, nous développerons une nouvelle génération d’outils spectroscopiques pour l’étude du cerveau, permettant de mieux comprendre les mécanismes neurochimiques impliqués dans les maladies neurologiques ou psychiatriques.