Le plastique est devenu progressivement une matière omniprésente dans notre environnement, professionnel ou personnel. Les laboratoires de recherche sont de grands consommateurs de plastiques. Cette matière est cependant un désastre environnemental. Conçue pour être inerte (non réactive chimiquement avec son environnement) et très solide, la matière plastique se dégrade très peu et très mal dans la nature. Ainsi plus de 350 millions de tonnes de déchets plastiques sont générées chaque année à l’échelle de la planète. Si rien n’est fait, cette quantité devrait tripler d’ici à 2060. Ce plastique perturbe l’environnement comme les êtres vivants par ses déchets, qu’ils soient encore à l’état visible ou non, puisqu’ils se « dégradent » en micro et nanoparticules, mis en évidence dans tous les milieux y compris dans les organismes vivants. Et sa production principalement d’origine pétrolière génère un impact environnemental très dommageable (gaz à effets de serre, pollution, etc.).
Il est crucial d’agir de toute urgence et à différentes échelles, industrielle, politique, mais aussi individuelle et collective afin de réduire cette quantité catastrophique de déchets permanents et de réduire notre dépendance à cette matière. Dans le présent article, après quelques rappels historiques et contextuels de la problématique visant à éclairer le lecteur sur le pourquoi il est urgent de réduire l’utilisation du plastique dans notre quotidien, - y compris dans les laboratoires, nous donnerons des premiers éléments d’actions pratiques possibles. Nous partageons ainsi des pistes sur le comment modifier les pratiques au laboratoire afin de se diriger vers une démarche plus vertueuse d’utilisation du plastique.

Le tissu osseux est un dérivé du tissu conjonctif composé d’une matrice extracellulaire associée à différentes populations cellulaires. Le remodelage osseux est assuré par deux types cellulaires : les ostéoblastes et les ostéoclastes. Les ostéoblastes sont des cellules mésenchymateuses mononucléées responsables du processus de minéralisation et peuvent être mises en évidence par des techniques histoenzymologiques (ex. phosphatase alcaline osseuse) ou immunohistochimiques (ex : Osterix, Runx2). Les ostéoclastes sont des cellules d’origine hématopoïétique responsables du processus de résorption osseuse. Des méthodes d’identification histoenzymologiques (ex : TRAP) ou immunohistochimiques (ex : Cathepsine K) permettent de les quantifier et d’évaluer leur activité de résorption. A ces cellules osseuses, les cellules de l’arbre vasculaire sont également très fortement impliquées dans la croissance osseuse et des sous-populations des cellules endothéliales peuvent être identifiées par des approches immohistochimiques (ex : NG2, endomucine). Le tissu osseux étant en perpétuel remaniement tout au long de la vie, la balance entre le nombre et l’activité des ostéoblastes et des ostéoclastes varie au cours du temps. Ainsi, ce paramètre doit être intégré à toute interprétation des marquages tissulaires. Ce manuscrit décrit les principales approches utilisées pour la caractérisation histologique des cellules osseuses et de leur microenvironnement.

L’artérite à cellules géantes (ACG) est une vascularite granulomateuse touchant préférentiellement les artères de gros calibre, en particulier l’artère temporale qui est souvent biopsiée pour confirmer le diagnostic d’ACG. La biopsie d’artère temporale (BAT) révèle alors une panartérite granulomateuse non nécrosante. La gravité de la maladie est due aux possibles complications ischémiques de l’ACG, notamment visuelles ou neurologiques. Elles sont causées par le remodelage de la paroi artérielle qui entraîne une sténose voire une occlusion vasculaire. Il a été démontré que les cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV), qui sont physiologiquement présentes dans la média, jouent un rôle majeur dans la physiopathologie de l’ACG. Les CMLV produisent des chimiokines qui recrutent les lymphocytes T et les monocytes dans la paroi artérielle, ce qui amplifie l’inflammation vasculaire. De plus, les CMLV ont la capacité de migrer et de proliférer dans la néointima où elles acquièrent un phénotype de myofibroblastes (MF) qui produisent des protéines matricielles, en particulier la fibronectine et les collagènes 1 et 3, ce qui contribue à réduire la lumière artérielle. L’analyse de BAT de patients atteints d’ACG et de BAT saines par microscopie confocale permet donc de mieux comprendre la physiopathologie de cette vascularite. Les analyses que nous avons réalisées ont montré que des CMLV classiques (α-SMA+CD90-desmin+MYH11+) étaient observées dans la média des artères saines et atteintes d’ACG. En plus, au cours de l’ACG, des cellules ayant un phénotype de MF (α-SMA+CD90+desmin+MYH11+) sont observées dans la néointima des artères pathologiques. Une phosphorylation élevée de STAT1 par rapport à STAT3 a été observée dans la paroi artérielle des artères atteintes d’ACG, principalement par les cellules mononucléées (CD45+) mais aussi par les CMLV de la média et les MF de la néointima. Cette forte phosphorylation de STAT1 reflète une activation de la voie de signalisation de l’IFN-γ qui est une cytokine très impliquée dans la physiopathologie de l’ACG.

La barrière hémato-encéphalique (BHE) freine le développement de médicaments innovants pour traiter les neuropathologies. La lutte contre la tumeur du cerveau la plus commune et la plus agressive, le glioblastome multiforme (GBM), fait ainsi face à un trop grand nombre d’échecs thérapeutiques avec une survie après diagnostic de 12 à 18 mois environ. La recherche préclinique pour le combattre est prise en étau entre des modèles in vitro trop simplistes et des études chez l’animal avec des problématiques éthiques et des incertitudes liées aux différences inter-espèces. L’ingénierie tissulaire et les microsystèmes physiologiques de type «organe-sur-puce» sont une piste pour le développement d’alternatives pour le criblage préclinique des candidats médicaments.
La validation de ces modèles d’ingénierie in vitro repose en grande partie sur l’imagerie et des analyses biochimiques externalisées. Cependant les techniques de microscopie et d’histologie conventionnelles doivent surmonter des nouveaux défis liés aux dimensions des micropuces fluidiques, aux matrices des produits issus de l’ingénierie tissulaire, à leur épaisseur, ou encore à leur encastrement.

Le système nerveux central (SNC) est protégé de la circulation générale par deux barrières, la barrière hémato-encéphalique (BHE) d’une part et la barrière hémato-liquidienne (BHL), d’autre part. La BHL sépare le sang du liquide céphalo-rachidien (LCR). On la retrouve au niveau des plexus choroïdes (PC) et de l’arachnoïde. Les PC sont des structures fortement conservées au niveau phylogénétique et ontogénique, se trouvant au niveau des ventricules cérébraux. Le tissu épithélial est, à ce niveau, monostratifié, cubiforme, fortement vascularisé (flux sanguin ~10 fois plus élevé qu’au niveau du cortex cérébral) et couvert de microvillosités apicales. Les cellules endothéliales des PC sont fenêtrées tandis que les cellules épithéliales sont, à ce niveau, liées entre elles par des jonctions serrées étanches, qui confèrent à cette interface un phénotype de barrière. Les PC sont responsables de la production de LCR, mais participent également à la sécrétion de molécules et à la réabsorption de substances provenant du LCR. Ces propriétés suggèrent un rôle de ces structures dans le contrôle de l’homéostasie cérébrale et leur dérèglement pourrait être à l’origine de la physiopathologie de maladies neurologiques ou neurodégénératives telle que la maladie d’Alzheimer. Dans la pratique, l’étude anatomo-fonctionnelle des PC n’est pas simple. Les approches immunohistologiques, bien qu’informatives, ne sont pas concluantes, notamment en raison de la nature même du tissu. En effet, les PC flottant dans le LCR des ventricules, ils apparaissent souvent repliés sur eux-mêmes sur des coupes histologiques. Nous proposons l’utilisation de la microdissection laser comme méthode à haute résolution pour la localisation et le prélèvement de ces structures, afin de quantifier l’expression des protéines clés dans le fonctionnement de la BHL, notamment les protéines de jonctions serrées (ZO1, claudines) et de transport (protéines SLC et ABC). En conclusion, l’utilisation de la microdissection laser semble être une méthode adaptée, efficiente et complémentaire à l’immunohistologie pour l’évaluation des altérations de la BHL dans des conditions pathologiques.

Le liège est un matériau naturel utilisé depuis l’Antiquité pour le bouchage des amphores, qui est aujourd’hui toujours majoritaire sur le marché des obturateurs œnologiques. Malgré son utilisation empirique, la relation structure/fonction de ce matériau n’est toujours pas clairement établie. Une caractérisation plus fine de sa structure constitue ainsi un élément clé pour permettre de mieux appréhender cette relation structure/fonction, et de l’utiliser à terme comme élément permettant de prédire le comportement du liège au cours de son utilisation en tant qu’obturateur œnologique.
Ce travail présente les dernières avancées relatives à la caractérisation de ce matériau par une approche multi-échelle. Tout d’abord, à l’échelle mésoscopique, la tomographie à rayons X a permis de mettre en évidence la macroporosité du liège, constituée de lenticelles, et leur distribution au sein d’un bouchon en liège. Les reconstructions 3D de ces analyses ont révélé que ces macropores n’étaient pas interconnectés sur la longueur du bouchon. A l’échelle microscopique, la frontière entre les cellules du phellème et celles en surface des lenticelles a été mise en évidence par microscopie biphotonique. La différenciation cellulaire au niveau des lenticelles s’opère sur une unique couche de cellules, qui présentent une paroi 10 fois plus épaisse et une composition chimique différente de celles du phellème. Enfin à l’échelle nanométrique, la microscopie électronique à transmission a permis de révéler la structure des parois des cellules, qui présentent à certains endroits des plasmodesmes. Cette caractérisation multi-échelle de la structure du liège a permis de fournir des informations essentielles pour mieux expliquer les propriétés mécaniques et barrière remarquables de ce matériau.

L’imagerie en trois dimensions d’échantillons épais est limitée par la réfraction et l’absorption de la lumière par les composants tissulaires (lipides, pigments, etc.). Afin de limiter ces phénomènes et de permettre l’acquisition d’images sur toute l’épaisseur d’une racine, il est nécessaire de rendre les échantillons transparents en dépigmentant et en homogénéisant les différents indices de réfraction au sein du tissu, par des traitements chimiques. Cette technique, appelée transparisation, permet une analyse tridimensionnelle des structures d’intérêt marquées par fluorescence sur des échantillons épais. Plus d’une vingtaine de techniques différentes de transparisation des tissus sont basées sur ce principe de clarification [1]. La plupart d’entre elles ont été développées et optimisées pour la transparisation des tissus animaux ; en particulier les tissus mous comme le cerveau. Bien que développées chez les plantes depuis plusieurs décennies, seules quelques méthodes récentes sont compatibles avec un marquage fluorescent et leur efficacité repose sur la transparisation d’organes et de tissus chlorophylliens (feuilles et tiges). Toutefois, aucune méthode n’avait encore été développée à ce jour pour transpariser les racines afin de pouvoir étudier notamment les interactions entre les racines et les microorganismes du sol. Dans ce contexte, nous avons développé un protocole de transparisation pour une plante d’intérêt agronomique ayant des racines avec des tanins : la vigne [2]. Une fois les racines suffisamment transparentes, nous avons procédé à différents marquages fluorescents et nous avons démontré que ce protocole est adapté aux racines tanniques mycorhizées.

Phelipanche ramosa (L.) Pomel, l’orobanche rameuse du colza d’hiver Brassica napus L., est une plante adventice parasite qui a besoin d’une plante hôte pour se développer. Le mode de vie parasite nécessite une relation étroite avec la plante hôte dès les premiers stades de développement. Cette plante parasite entraîne des pertes importantes de rendement dans les cultures de colza en France depuis une trentaine d’années. Les techniques de cryo-microscopie électronique à balayage (cryo-MEB), de microscopie électronique à transmission (MET) et de microscopie confocale à balayage laser (MCBL) ont été utilisées pour tenter d’apprécier en quoi, la colonisation de la plante parasite par une souche fongique pathogène affectait l’intégrité des tissus de cette plante. Nos observations révèlent un tégument de la graine du parasite particulièrement réticulé, composé de volumineuses cellules déshydratées formant un ensemble d’alvéoles irrégulières. Les parois externes de ces cellules sont effondrées et s’accolent aux parois internes qui s’amincissent pour former de nombreuses ponctuations. Si l’auto-fluorescence orange révèle le tégument au MCBL, l’auto-fluorescence verte permet de visualiser les débris du sol à la surface de la paroi externe ainsi que la présence de l’albumen et de l’embryon sous le tégument de la graine. L’interaction de la graine avec la souche de Fusarium entraine des modifications structurales mises en évidence par les observations en cryoMEB. Il s’agit notamment de réticulations plus marquées, de ponctuations plus nombreuses et d’un affaissement des tissus de la graine. Ces observations révèlent également des filaments mycéliens traversant le tégument et traduisant le développement de la souche fongique. En MET, la pathogénicité de la souche fongique est observable par un écrasement et des contours moins nets des tissus du jeune tubercule P.ramosa. Dans le tégument ainsi que dans les cellules périphériques de l’albumen de la graine, un grand nombre de spores de champignons est retrouvé tandis que du matériel fongique remplit le xylème de P. ramosa ainsi que les espaces intercellulaires des tissus de l’haustorium. Enfin, les grains d’amidon initialement présents dans les tissus de P. ramosa sont moins nombreux et détériorés, probablement exploités par la souche fongique. Les résultats obtenus indiquent que l’approche suivie permet d’appréhender finement et au niveau cytologique, les mécanismes de
l’interaction champignon pathogène-plante parasite. Ils valident également la pertinence de l’analyse par imagerie multi-échelles de cette interaction pour acquérir les connaissances nécessaires et envisager le biocontrôle de la plante parasite P. ramosa par des champignons pathogènes d’origine tellurique.

La vigne est une plante cultivée d’importance économique puisque la viticulture présente 15% de la valeur de la production agricole française pour une faible occupation des surfaces (3%). Pour autant, la viticulture fait face à des difficultés liées, en particulier, à des problématiques de dépérissements du vignoble. Ces derniers sont multifactoriels (pathologiques, physiologiques…) et impactent considérablement la durabilité des exploitations viti-vinicoles. Mieux les appréhender reste donc un défi actuel majeur. Depuis la crise phylloxérique, la vigne cultivée est greffée. Elle est donc composée d’un greffon (cultivar de Vitis vinifera L.), pour lequel les fruits sont vendangés, et d’un porte-greffe qui sert à l’établissement du système racinaire et donc à l’alimentation hydro-minérale du cep. Parmi les variétés de porte-greffe, le 161-49 C a été et reste très utilisé en Bourgogne car considéré comme qualitatif eu égard de la vigueur conférée au greffon. Malheureusement, depuis plus de 10 ans, certaines parcelles plantées avec ce matériel végétal montrent des signes de déclin importants, comme la perte de vigueur et de rendement. Les causes exactes de ce dépérissement restent encore à ce jour inconnues. L’objectif de cette étude est d’effectuer une analyse histologique afin de comparer les structures racinaires et radicellaires de ceps asymptomatiques et dépérissants. Elle est fondée sur des approches cytologiques conduites en macroscopie, en microscopie photonique à fond clair et en microscopie électronique à balayage. Les résultats acquis révèlent des problèmes de déstructurations radicellaires qui n’avaient pas encore été décrits dans la littérature. Cette étude apporte donc des indicateurs structuraux de dysfonctionnements établis, qui pourront être utiles à la sélection de nouveaux porte-greffes. En effet, le renouvellement du vignoble reste un enjeu majeur, notamment dans un contexte de changement climatique. Aussi, comprendre des points de sensibilité/fragilité de certains porte-greffes nous permettra d’éviter de les préconiser afin d’assurer la pérennité du vignoble et la durabilité des exploitations viti-vinicoles.

La spectroscopie vibrationnelle utilise le fait que les molécules possèdent des fréquences spécifiques pour lesquelles elles tournent ou vibrent avec des niveaux d’énergie discrets appelés modes de vibrations. Ces modes de vibrations absorbent dans le domaine du proche et lointain infrarouge (IR) (de 2 μm à 1000 μm) et peuvent être utilisés comme des signatures moléculaires. Deux phénomènes sont usuellement exploités pour l’imagerie vibrationnelle, l’absorption infrarouge et la diffusion Raman. Ce sont des méthodes non destructives et sans marquage qui permettent l’identification de la composition moléculaire d’un échantillon. Les fréquences des modes de vibrations peuvent être considérées comme liées à la force de la liaison et aux masses atomiques d’une liaison particulière, d’un ensemble de liaisons au sein d’une molécule ou d’un groupe fonctionnel. Les fréquences d’un spectre de vibration d’un matériau donné sont donc caractéristiques de chacune des liaisons des constituants de ce matériau. La spectroscopie vibrationnelle est une méthode de caractérisation largement utilisée en sciences du vivant. La technique OPTIR (Optical PhotoThermal InfraRed spectroscopy) est une nouvelle technique de spectroscopie vibrationnelle utilisant un laser à cascade quantique (QCL) moyen-IR pulsé et accordable, qui induit des effets photothermiques à la surface d’un échantillon lorsque la longueur d’onde IR correspond à l’énergie d’un mode de vibration (i.e. quand l’énergie du laser est absorbée). Cet effet photothermique est mesuré à l’aide d’un laser de sonde, de longueur d’onde dans le visible, focalisé à la surface de l’échantillon. Cette technologie permet des mesures de spectroscopie IR classique ainsi que la réalisation d’images chimiques d’absorption IR, avec une résolution spatiale indépendante de la longueur d’onde IR, submicronique, identique à celle de l’imagerie photonique classique. L’OPTIR offre une mesure d’absorption IR de qualité, sans contact avec la surface. L’objectif de cet article est de présenter cette technique d’imagerie novatrice ainsi qu’une application à la caractérisation de la graine de Brassica juncea.

Depuis plus de 25 ans, la production bourguignonne de pâte de moutarde repose sur des importations de graines canadiennes. En 1990, les industriels transformateurs de la graine de moutarde ont sollicité l’ENITA (aujourd’hui l’Institut Agro Dijon) afin d’entreprendre un programme d’amélioration génétique. Depuis, ce programme d’amélioration génétique constitue l’une des clés de voûte d’un vaste projet de relance de la culture de moutarde brune en Bourgogne, dans lequel sont impliqués tous les partenaires de la filière, des producteurs aux industriels.
Le programme de sélection génétique a pour objectif de fournir, aux partenaires de la filière, des variétés qui correspondent à des critères quantitatifs et qualitatifs. Il s’agit de créer des variétés de moutarde brune productives (rendement, tolérantes au froid et aux insectes) et dont la qualité des graines répond au cahier des charges des industries condimentaires (aptitude technologique et organoleptique à la transformation en pâte de moutarde). Parallèlement un programme de création de variétés de type « hiver » par introduction chez la moutarde de gènes responsables de la vernalisation a été initié (croisements entre moutarde brune et colza d’hiver). Des marqueurs moléculaires ont été développés et sont maintenant utilisés en routine pour assister les différentes étapes de ce programme comme la vérification des croisements et le suivi des gènes responsables de la vernalisation.
Plus récemment nous avons débuté un nouveau projet, en collaboration avec des collègues de biochimie et physicochimie, qui vise à mettre au point des critères d’évaluation de la qualité technologique de la graine, en vue de la fabrication de moutarde. Ces critères permettront le suivi des lots de graines tout au long de la sélection, de la production et de la transformation.

La fibrose pulmonaire est une accumulation de collagène au sein du tissu pulmonaire. L’accumulation de collagène est un paramètre important dans la caractérisation des modèles expérimentaux et dans leur utilisation pour tester de nouvelles stratégies anti-fibrotiques. L’objectif de cette étude est de tester si la génération de seconde harmonique est une option robuste pour quantifier l’accumulation de collagène au niveau pulmonaire.
Nous avons utilisé du tissu pulmonaire issu de souris avec fibrose pulmonaire secondaire à une exposition à la bléomycine. La génération du signal du second harmonique peut être observée et quantifiée, aussi bien par la surface de signal positif que par l’intensité globale. Dans une cohorte de 8 souris avec fibrose pulmonaire, l’intensité du signal du second harmonique est corrélée à celui quantifié par coloration au Rouge Sirius.
La quantification de la génération du second harmonique est une alternative intéressante pour mesurer l’accumulation de collagène et donc la fibrose dans le tissu pulmonaire.