High throughput three-dimensional imaging of myelin fibers in the whole mouse brain

Autor: Hugo Rositi, Violaine Hubert, Loriane Weber, Elodie Ong, Lise-Prune Berner, Carole Frindel, David Rousseau, Olivier Cécile, Max Langer, Tae-Hee Cho, Norbert Nighoghossian, Yves Berthezène, Françoise Peyrin, Fabien Chauveau, Marlene Wiart
Přispěvatelé: Institut Pascal (IP), SIGMA Clermont (SIGMA Clermont)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020]), Cardiovasculaire, métabolisme, diabétologie et nutrition (CarMeN), Hospices Civils de Lyon (HCL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Centre de Recherche en Acquisition et Traitement de l'Image pour la Santé (CREATIS), Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Images et Modèles, Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Imagerie Tomographique et Radiothérapie, Imagerie et modélisation Vasculaires, Thoraciques et Cérébrales (MOTIVATE), Service de Radiologie [Hôpital de la Croix-Rousse - HCL], Hôpital de la Croix-Rousse [CHU - HCL], Hospices Civils de Lyon (HCL)-Hospices Civils de Lyon (HCL), European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), Radiopharmaceutical and Neurochemical Biomarkers Team (BioRaN), Centre de recherche en neurosciences de Lyon (CRNL), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Image Science for Interventional Techniques (ISIT), Université d'Auvergne - Clermont-Ferrand I (UdA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Clermont Université, Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université d'Auvergne - Clermont-Ferrand I (UdA)-Clermont Université-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Radiopharmaceutical and Neurochemical Biomarkers (BIORAN), Centre de recherche en neurosciences de Lyon - Lyon Neuroscience Research Center (CRNL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Rayet, Béatrice, Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Hospices Civils de Lyon (HCL), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon, Institut Pascal - Clermont Auvergne (IP), Sigma CLERMONT (Sigma CLERMONT)-Université Clermont Auvergne (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), SIGMA Clermont (SIGMA Clermont)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2017
Předmět:
Zdroj: 2ème congrès national d'imagerie du vivant CNIV 2017
2ème congrès national d'imagerie du vivant CNIV 2017, Nov 2017, Paris, France
HAL
TOPIM NEUROIMAGING-from MOLECULES to NETWORKS
TOPIM NEUROIMAGING-from MOLECULES to NETWORKS, Feb 2017, Les Houches, France
User-Dedicated Microsymposium 2 (UDM2) ESRF user meeting 2017-Quantitative coherent X-ray diffraction imaging
User-Dedicated Microsymposium 2 (UDM2) ESRF user meeting 2017-Quantitative coherent X-ray diffraction imaging, Feb 2017, Grenoble, France
Popis: International audience; Introduction : Injury to the white matter (WM) leads to severe functional loss in many neurological diseases such as stroke and multiple sclerosis. In-vivo neuroimaging techniques such as diffusion tensor imaging are becoming important tools for the diagnosis of WM abnormalities. However, these tools still present limitations and there is a crucial need for whole-brain ex-vivo complementary approaches to overcome them [1]. We propose a novel three dimensional (3D) imaging method to map the myelin fibers in the whole mouse brain with high throughput using in-line phase contrast X-ray tomography.Methods:Twelve C57Bl6 mice were included in the present study (stroke: N=3, focal demyelination: N=2, healthy&sham: N=7). The impact of fixation was examined in 5 of the healthy brains fixed either by paraformaldehyde (PFA) 4% or ethanol (range [25%-96%]). All subsequent brains were fixed with ethanol 96%. Imaging was performed on beamline ID19 at ESRF at 19keV as described in [2]. An indirect detection-based detector with a LuAg scintillator, standard microscope optics and a 2048x2048 pixel CCD camera was positioned 1-m from the sample to obtain phase contrast. The whole-brain data set was acquired at an isotropic pixel size of 7.5-μm. Acquisition time was 14 minutes per brain. Data were reconstructed as in [3].Results:In contrast to PFA fixation, ethanol >50% led to hyperintense WM fibers, allowing accurate 3D representation of main fiber tracts. Our imaging approach not only revealed the complexity of fiber orientations and intrication but also distinguished individual axons in the fiber bundle. Focal WM lesions were clearly depicted both at the macroscopic and microscopic levels.Conclusion:The proposed set-up permits brain-wide studies of fiber tracts and of their structural changes in diseases, using conventional animal models, minimal sample preparation, and with the potential to scan 30 brains in an 8-hours shift.Acknowledgments: This work was performed within the framework of the LABEX PRIMES (ANR-11-LABX-0063) of Université de Lyon, the ANR NanoBrain (ANR-15-CE18-0026-01) and was supported by the ESRF by allocation of beam time (project LS-2292).References :[1] Aswendt M and others. Mol Imaging Biol 2016. [2] Marinescu M and others. Mol Imaging Biol 2013;15(5):552-559. [3] Paganin D and others. Journal of microscopy 2002;206 (Pt 1):33-40.
Databáze: OpenAIRE
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