Solutions d'optogénétique
L'optogénétique est une technique qui utilise la lumière pour stimuler ou inhiber l'activité neuronale de neurones photosensibles génétiquement modifiés. Doric Lenses propose une large gamme de produits intégrés verticalement pour l'administration de lumière optogénétique lors d'expériences in vitro, aiguës ou sur des animaux en mouvement libre. Ces produits comprennent des sources lumineuses, des cordons de connexion pour fibres optiques, des séparateurs de faisceau, des joints rotatifs pour fibres optiques et des canules pour fibres optiques. 
Source de lumière
La sélection de la source lumineuse appropriée pour la délivrance de lumière dans les tissus biologiques via une fibre optique dépend des paramètres suivants :
- longueur d'onde [nm]
- puissance optique [mW] ou intensité à l'extrémité de la fibre [mW/mm²]
- capacités de modulation de l'intensité lumineuse
- stabilité de l'alimentation
La gamme de longueurs d'onde de la source lumineuse doit être adaptée au spectre d'action de l'opsine concernée. L'une des opsines les plus couramment utilisées est la channelrhodopsine (ChR2), qui présente une bonne réponse photocourant de 430 à 490 nm, avec un pic autour de 470 nm.
D'autres aspects à prendre en compte lors de la sélection de la source lumineuse et d'autres éléments de la configuration sont :
- taille de la fibre optique ou zone(s) cible(s)
- nombre de sites : sites unilatéraux, bilatéraux ou multiples
- contrôle commun ou indépendant pour plusieurs sites
- un implant chronique ou une sonde aiguë
- une expérience avec un animal en mouvement libre peut nécessiter des joints rotatifs à fibre optique
Les expériences peuvent combiner différentes opsines ayant des réponses spectrales différentes, ou des marqueurs fluorescents nécessitant plusieurs sources lumineuses et combineurs de faisceaux. Notre service client peut vous aider à choisir le matériel optique le mieux adapté à vos expériences d'optogénétique.
Canules à fibre optique (ou pointe de sonde)
Pour optimiser l'apport de lumière dans les tissus biologiques, le diamètre du cœur de la fibre optique et son ouverture numérique doivent être soigneusement sélectionnés. Un diamètre de cœur plus important permet d'éclairer une zone plus large tout en endommageant davantage les tissus. Une ouverture numérique plus élevée diffusera la lumière selon un angle de cône plus large et transmettra davantage de puissance avec une source lumineuse incohérente comme une LED. Cependant, les fibres optiques à ouverture numérique élevée sont généralement moins robustes que les versions à ouverture numérique plus faible en raison de différences de construction.
Le choix du connecteur de fibre optique, ou réceptacle de canule , dépend du type d'expérience et du modèle animal sélectionné. La connexion la plus simple et la plus courante est la férule/manchon de 1,25 ou 2,5 mm de diamètre, en raison de son encombrement minimal et de sa connexion relativement bonne. Cependant, cette connexion requiert une certaine habileté et peut exercer une pression non négligeable sur l'animal. D'autres solutions sont proposées : par exemple, si l'expérience nécessite plusieurs connexions et déconnexions, le connecteur magnétique peut être une solution. Si l'expérience implique des animaux plus grands et plus actifs, le connecteur à vis M3 offre une connexion sûre et fiable.
Enfin, la forme de l'extrémité de la fibre optique peut contribuer à optimiser la distribution de l'éclairage optogénétique ou à minimiser les lésions tissulaires collatérales. Voici une courte liste d'extrémités de fibre disponibles :
- Clivé : Une pointe clivée est la solution la plus économique, mais pas très précise ni répétable.
- Pointe plate (FLT) : la terminaison à pointe plate offre une pointe de fibre polie et une longueur de saillie précise. Une fois implantée dans le cerveau, elle délivre un cône lumineux étroit devant la fibre.
- Angle (A) : La terminaison angulaire implique le polissage de la pointe de la fibre selon un angle choisi. Cela facilite la pénétration de la fibre dans les tissus. En immersion dans des tissus biologiques à indice de réfraction élevé et à forte diffusion, la distribution de l'intensité lumineuse est quasiment identique à celle d'une pointe plate.
- Cône (C) : La terminaison conique implique le polissage de la pointe de la fibre pour obtenir un cône à angle externe. Cela facilite la pénétration de la fibre dans les tissus. En immersion dans des tissus biologiques à indice de réfraction élevé et à forte diffusion, la distribution de l'intensité lumineuse est quasiment identique à celle de la pointe plate.
- Miroir d'angle (MA) : La terminaison du miroir d'angle implique le polissage de la pointe de la fibre à un angle choisi, généralement 45 degrés avec un revêtement miroir ajouté sur la surface polie pour rediriger la lumière latéralement.
- Conique : Les fibres coniques sont étirées pour obtenir une pointe fine et acérée qui facilite la pénétration dans les tissus et réduit les lésions. La lumière émise par la pointe conique s'échappe tout le long de la pointe conique, car l'angle de réfraction de la lumière dépasse l'angle critique et n'est plus guidée le long de la fibre. Cette méthode permet d'éclairer un volume plus important et d'éviter une forte intensité lumineuse localisée à l'extrémité de la fibre.
- Diffuseur (DFL) : La terminaison du diffuseur implique l'ajout d'un matériau diffusant à l'extrémité de la fibre. Cela augmente la dispersion angulaire du faisceau lumineux émis par la fibre par rapport à l'angle relativement faible d'une extrémité plate et permet d'éclairer davantage de neurones d'intérêt pour les expériences d'optogénétique ou d'électrophysiologie.
La propagation de la lumière dans le tissu cérébral varie selon le type de fibre optique et les paramètres de la source lumineuse. Elle peut être visualisée dans cette note d'application (la version française est disponible ici ).
Références externes
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| 6. Guide d'optogénétique addgene |
| 7. Ressources d'optogénétique du laboratoire Deisseroth |