Système d’imagerie multiphotonique avancé

Cette installation novatrice a été créée au centre CERVO dans le but de trouver de nouvelles avenues de recherche dans ces importants champs d'étude en neurosciences. Le Centre de Neurophotonique occupe plus de 30,000 pi 2 d’espace de laboratoire, comporte présentement 5 plateformes technologiques (outils moléculaires, tri cellulaire, microscopie électronique, imagerie optique avancée, et développement d’outils optiques sur mesure) et regroupe 26 chercheurs (dont 14 sont des chercheurs provenant de l’extérieur du centre CERVO) ayant en commun l’étude du système nerveux à l’aide de cet outil minimalement invasif qu’est la lumière. C’est également au Centre de Neurophotonique que se trouve la direction de la plateforme canadienne de Neurophotonique, initiative unique en son genre au Canada et regroupant l’expertise de leaders dans le domaine provenant de 7 institutions d’un océan à l’autre à travers le pays. L’Université Laval et le Centre de Neurophotonique fait l’acquisition d’un système d’imagerie spécialisé permettant l’imagerie volumétrique rapide sur des échantillons de plusieurs tailles différentes. Ce système sera dédié à l’imagerie d’échantillons in vivo (souris vivantes) et in situ (tranches vivantes) dans plusieurs contextes d’imagerie physiologique. Le système requis doit permettre l’imagerie multi-photonique rapide sur tous les volumes spécifiés grâce à l’utilisation et au contrôle de différentes technologies. Caractéristiques techniques des appareils Le système d’imagerie multiphotonique avancé (ci-après nommé « système d’imagerie ») est constitué d’une source laser infra-rouge multiphoton à double faisceaux (dont la puissance a été équilibrée sur demande spéciale), d’éléments optiques générant un faisceau de Bessel, d’un système de balayage à polygone rotatif, d’un module d’excitation et de photostimulation (comportant 5 lasers) et de collection de la fluorescence avec filtres appropriés, d’une table optique de 4’ x 8’, d’une platine micrométrique motorisée de type ‘bridge’, de deux objectifs d’excitation et de collection, ainsi que l’ordinateur et le logiciel d’acquisition. Le système d’imagerie fourni comportera un système de laser double faisceaux à impulsions femtosecondes pour faire de la microscopie 2-photons volumétrique rapide dans la région spectrale de 680 à 1300 nm (à l’aide du faisceau accordable). Ce laser amplifié permet la génération d’un faisceau de longueur d’onde fixe, et d’un deuxième faisceau à longueur d’onde ajustable à haute intensité, ce qui permet l’excitation optimale des fluorochromes utilisés. Le système d’imagerie peut accueillir différents objectifs d’excitation et de collection. Les objectifs fournis dans la soumission sont : 25x H2O, NA de 1.10, WD 2.0mm, 420-1400nm 40x H2O, NA 0.8, WD 3.3mm Compte tenu des paradigmes scientifiques abordés par les laboratoires impliqués, le système permet (en italique, les caractéristiques uniques au système proposé par Bliq): -L’imagerie à haute vitesse pour visualiser des marqueurs d’activité calcique génétiquement encodés (GCaMP6) en simultané de marqueurs moléculaires structuraux de couleurs différentes; -L’imagerie multi-couleur à haute vitesse, jusqu’à 35 images/seconde à 1024x512pix et jusqu’à 35 volumes/secondes 1024x512pix x 100um; -L’imagerie rapide avec des pixels isotropes dont la dimension est ajustée au maximum de fréquence Nyquist; -L’imagerie multi-photonique de volumes entre 400um x 400um x 30um et 400um x 400um x 100um à 30 volumes/seconde; -La synchronisation de l’imagerie avec des appareils de stimulation et d’enregistrements physiologiques, par déclenchement, de façon bidirectionnelle; -Une synchronisation programmable offrant la polyvalence nécessaire au déclenchement de plusieurs pièces d’équipement différentes selon une échelle de temps de l’ordre de la micro- seconde. -La synchronisation sur un minimum de quatre ports TTL entrants, de quatre ports TTL sortant et de quatre ports on/off digitaux. -Une communication ultra-rapide entre le module de synchronisation et l’ordinateur. -Que certaines fonctions logiciel avancées soient développées en synergie avec certains laboratoires du CERVO. -Le contrôle de l’activité physiologique de l’échantillon par des méthodes de photo-stimulation opto-génétiques avec lasers visibles (405nm, 450nm, 473nm, 594nm et 633nm); -La photo-stimulation opto-génétique avec le faisceau ajustable (680-1300nm) du laser Insight X3 en simultanée de l’imagerie avec le faisceau à 1045nm de ce même laser; -Le système de photo-stimulation permet de stimuler de multiples points en séquence, des ROIs par balayage ou encore des taches circulaires instantanément par flash. -Les événements de photo-stimulation générés par les lasers visibles ou le faisceau multi-photonique sont déclenchés en simultané de la prise d’image multi-photonique, en mode classique ou volumétrique; -La capacité d’imager des tranches de tissus ou le cerveau/moelle épinière d’animaux vivants grâce à une table de maintien de petits animaux permettant l’utilisation de barre pour les oreilles/dents et/ou d’un système de « head clamp » par fixation du crâne; -L’intégration de PMT analogues, de PMT digitaux et d’APD; -L’ajustement de la vitesse de balayage entre 9KHz et 18KHz (entre 109ns/pixel et 54ns/pixel); -L’imagerie multi-photonique rapide à vitesse par pixel, constante sur tout le champ imagé grâce à l’utilisation d’un polygone en or; -L’intégration d’un laser à double faisceaux du type Insight X3 sur mesure, dont la puissance par faisceau est équilibrée l’une par rapport à l’autre (~2.4W par faisceau). -L’obtention d’un contraste structurel lors d’expériences in vivo simulant le DIC, idéalement par l’utilisation d’un détecteur de type APD en réflectance; -Des mises à niveau vers la super-résolution de type SLAM et B- SLAM sont possibles; -Des ajustements de FOV sont disponibles sur demande. -Le système de balayage à vitesse constante, combiné au système de déclenchement bidirectionnel permet de synchroniser parfaitement des événements de déclenchement à n’importe quel pixel de l’image selon une résolution temporelle prévisible et exacte. Ceci est une propriété essentielle pour la photo-stimulation précise dans des paradigmes d’imagerie physiologique demandant une très grande précision spatio-temporelle du déclenchement à n’importe quel point du champ d’imagerie. -Le système de photo-stimulation permet de stimuler de multiples points en se´quence, des ROIs par balayage ou encore des taches circulaires instantane´ment par flash, le diamètre de celles-ci étant ajustable. Les faisceaux lasers visibles et un des deux faisceaux laser multi-photonique pouvant être utilisé dans ce contexte, peu importe le mode de photo-stimulation utilisé.