Exploration des signaux harmoniques en microscopie multiphotonique pour le phénotypage du muscle et du système nerveux

2018, Revue française d'histotechnologie, vol: 30, n° 1, p 73-84

Dubreil, Laurence

DOI : 

1. INRA/Oniris UMR703 PAnTher, 44307 NANTES, France.
2. LUNAM Université, Oniris, École nationale vétérinaire, agro-alimentaire et de l’alimentation Nantes-Atlantique, 44307 NANTES, France.

Résumé :

L’excitation multiphotonique permet d’obtenir des signaux de génération de seconde et troisième harmonique ((SHG et THG). Il s’agit d’un processus optique non linéaire pour lequel deux ou trois photons d’une fréquence donnée sont convertis en un seul photon avec une fréquence doublée et/ou triplée [1]. Les signaux de SHG peuvent être produits uniquement par des arrangements denses de molécules non-centro-symétriques. Le collagène fibrillaire et les myofilaments sont les sources majeures de SHG générées dans le tissu musculaire. D’un point de vue histologique, l’imagerie de la SHG permet d’explorer la fibrose au sein des muscles sans réalisation préalable d’immunomarquage. Les signaux SHG sont également exploités pour analyser les modifications d’organisation et d’orientation des fibres de collagène en lien avec une maladie [17]. Les signaux THG sont générés lorsqu’il y a des interfaces [(eau/huile) ou (air/eau)] dans un échantillon tissulaire. C’est pourquoi, ils permettent d’imager les vésicules lipidiques ou les bulles d’air. L’intérêt biologique de la détection des signaux THG est que ces derniers permettent d’observer le tissu adipeux dans le muscle dystrophique et la myéline riche en corps gras pour l’exploration du système nerveux. Il existe des nanoparticules harmoniques capables de générer à la fois des signaux SHG et THG. Ces outils sont très prometteurs pour suivre des agents thérapeutiques cellulaires tels que les cellules souches adultes dérivées du muscle développées par l’équipe de Karl Rouger [24, 26].

Mots-clés :

microscopie multiphotonique ; génération de seconde harmonique; génération de troisième harmonique; phénotypage tissulaire; collagène; myosine; myéline; nanoparticules

English title :

Exploration of harmonic signals in multiphoton microscopy for the phenotyping of muscle and nervous system

Abstract :

Multiphoton excitation produces second and third harmonic generation (SHG and THG) signals. It is a nonlinear optical process for which two or three photons of a given frequency are converted into a single photon with their double and/or triple frequency [1]. SHG signals are obtained exclusively from dense assemblies of non-centrosymmetric molecules. Fibrillar collagen and myofilaments are the major sources of SHG generated in the muscle tissue. From an histological point of view, SHG imaging makes it possible to explore fibrosis without doing previous immunolabeling. SHG signals are also used to analyze changes in the organization and orientation of collagen fibers in relation to the course of the disease [17].THG signals are generated when there are [(water/oil) or (air/water)] interfaces in a tissue sample. This is why they are often observed in lipid vesicles or air bubbles. The main biological interest of THG signals detection is that they allow fat tissue observation in dystrophic muscle and fat-rich myelin exploration in the central nervous system. There are harmonic nanoparticles capable of generating both SHG and THG signals. These tools are very promising for tracking cell therapeutic agents such as adult muscle-derived stem cells developed by Karl Rouger’s team [24, 26].

Keywords : 

Multiphotonic microscopy; Second Harmonic Generation; Third Harmonic Generation; tissue phenotyping; Muscle; Collagen; Myosin; Myelin; Nanoparticle

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Disponibilité du pdf: embargo d'un an à partir de la date de parution (juin de l’année d’édition)

Comment citer cet article (How to cite this article) :

Dubreil, Laurence 2018, Exploration des signaux harmoniques en microscopie multiphotonique pour le phénotypage du muscle et du système nerveux, Revue française d'histotechnologie (Amboise), vol:30, n°1, p: 73-84, https://doi.org/10.25830/afh.rfh.2018.30.1.73

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