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Pages: 5 (1188 mots) Publié le: 14 septembre 2012
La microscopie optique franchit la limite de la diffraction pour étudier les mécanismes de la mémoire

Christian Tardif et Kim Doré
Centre de recherche Université Laval Robert-Giffard, Québec, Canada

Introduction

Depuis l’avènement de la microscopie optique, introduite dès le 17e siècle entre autres par Robert Hooke, notre compréhension du vivant ne cesse de s’accroitre. La capacitéd’observer des spécimens biologiques avec un certain grossissement révèle de nombreux détails invisibles à l’œil nu. C’est ainsi que les premières cellules humaines, les spermatozoïdes et les globules rouges, ont été observés en 1677 par Antoine van Leeuwenhoek. Au tout début du 19e siècle, des cellules nerveuses ont été observées pour la première fois par Gabriel Gustav Valentin (Sabbatini, 2003).Par la suite, les travaux d’Hernst Abbe (1840-1905), sur les aberrations géométriques et chromatiques ont grandement contribué à l’amélioration de la microscopie optique. À l’aide de ces meilleurs outils, Santiago Ramon y Cajal a pu, dans les mêmes années, faire les premières découvertes importantes sur l’anatomie cellulaire du cerveau. Il a ainsi fournit des descriptions détaillées de nombreuxtypes de cellules nerveuses. Ce grand neurobiologiste a aussi été l’un des premiers à avancer que la mémoire serait formée par une augmentation de la force des connections entre les neurones, améliorant ainsi leur communication (Sabbatini, 2003). Au début du 20e siècle, Sir Charles S. Sherrington amena l’idée que ces connections entre les neurones serait le moyen de réguler la transmission dans lesystème nerveux et a nommé ces connections «synapses». Comme les microscopes optiques de l’époque n’étaient pas assez puissants pour visualiser ces structures, il a fallu attendre l’arrivée du microscope électronique pour qu’en 1954, on obtienne la preuve morphologique de la synapse. George Palade, Eduardo de Robertis et George Bennett ont alors démontré que la synapse était composée d’un élémentpré-synaptique contenant des vésicules, d’un élément post-synaptique très riche en protéines et d’un mince espace séparant ces deux éléments (Sabbatini, 2003). Dans les années 80, les travaux d’Eric Kandel sur l’escargot aplysie ont confirmé expérimentalement les idées de Ramon y Cajal sur la mémoire. Effectivement le mécanisme responsable de l’apprentissage et de la mémoire serait un changementdans l’efficacité fonctionnelle de synapses excitatrices préexistantes, il s’agit de la plasticité synaptique. Depuis quelques dizaines d’années, on cherche à expliquer comment certaines synapses deviennent plus efficaces et qu'elles sont les protéines impliquées dans ce processus. Depuis 1985, on pense que la protéine kinase Ca2+-calmoduline dépendante II (CaMKII) serait essentielle à la plasticitésynaptique, et ultimement à la mémoire (Lisman, 1985; Griffith, 2004). Cette protéine est présente en très grande quantité dans les épines post-synaptique des synapses excitatrices. Comme la taille des épines post-synaptiques est de l’ordre de la limite de résolution optique, si l’on veut étudier la localisation et la fonction de protéines comme la CaMKII à l’intérieur de la synapse, de nouvellesapproches sont requises.

Plusieurs avancées technologiques, comme la microscopie confocale et multi-photon, ont permis de mieux utiliser les principes de la microscopie. Par contre, depuis la fin du 19e siècle, toutes ces améliorations se sont heurtées à la limite de résolution due à la diffraction de la lumière, qui est de l’ordre de quelques centaines de nanomètres. La microscopieélectronique (ME), permet d'observer des structures biologiques avec une résolution supérieure (10-20Å). Malheureusement cette technique n'est pas très bien adaptée à l'étude de mécanismes biologiques prenant place dans les cellules vivantes. Les échantillons biologiques doivent être séchés, se qui rend impossible l’observation du comportement des cellules vivantes. On pense également que l'absence...
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