L’optogénétique a transformé les neurosciences en permettant le contrôle et la mesure optiques de l'activité neuronale avec une précision de la milliseconde. Cependant, les systèmes d’imagerie haute vitesse actuels reposent sur des caméras scientifiques complexes qui génèrent des volumes massifs de données et augmentent les coûts ainsi que la complexité des systèmes.
Optopattern, actuellement développé par INO, introduit une approche photométrique haute vitesse brevetée conçue pour mesurer plusieurs cibles en temps réel tout en réduisant fortement la génération de données.
Cette note d’application présente :
- Les limites de l’électrophysiologie patch-clamp traditionnelle
- L’évolution de l’optogénétique et de la détection optique du voltage
- Les défis instrumentaux liés à l’enregistrement optique haute vitesse
- Comment Optopattern redéfinit la mesure de l’activité neuronale
Téléchargez notre note d’application pour découvrir comment INO établit un nouveau paradigme en électrophysiologie optique scalable et non invasive.
Du patch-clamp à l’électrophysiologie optique
Le patch-clamp demeure la méthode de référence pour la mesure directe des canaux ioniques et de l’excitabilité cellulaire, mais il est invasif, techniquement exigeant et difficile à mettre à l'échelle. L'optogénétique permet un enregistrement multi-cellules non invasif dans des conditions physiologiques plus naturelles, mais repose généralement sur des caméras haute vitesse et une gestion intensive des données.
Pourquoi l’électrophysiologie optique nécessite-t-elle une nouvelle approche instrumentale ?
L’imagerie du voltage requiert une acquisition à l’échelle de la milliseconde avec une haute fidélité du signal. En pratique, le principal verrou n’est pas biologique, mais instrumental : coût des caméras, complexité optique et flux de données à l'échelle du téraoctet.
Une plateforme de nouvelle génération doit donc combiner :
- une résolution temporelle de l’ordre de la milliseconde ;
- une acquisition multi-cellules simultanée ;
- une faible génération de données pour des expériences prolongées et une analyse facilitée ;
- une compatibilité avec la stimulation optogénétique pour des études en boucle fermée.
Optopattern : le système photométrique haute vitesse breveté de INO
Optopattern repose sur un dispositif à micro-miroirs numériques (DMD) opérant à 22 kHz, combiné à un détecteur optique unique ultra-rapide. Au lieu d’enregistrer des images plein champs, Optopattern sélectionne dynamiquement des régions d’intérêt (ROI) et les mesure de manière quasi simultanée.
Avec Optopattern, il est possible :
- d’enregistrer jusqu’à 22 ROI sur un large champ de vision ;
- d’atteindre un taux d’échantillonnage effectif de 1 kHz par ROI, suffisant pour capter des potentiels d’action individuels ;
- d’obtenir une résolution inférieure à 1 ms avec un nombre réduit de ROI ;
- de générer un flux de données allégé d’environ 44 kB/s ;
- de réduire la charge de données liée aux caméras tout en préservant la fidélité temporelle.
Ce que vous apprendrez dans la note d’application
- Comment la détection photométrique basée sur un DMD remplace l’imagerie haute vitesse ;
- Comment 22 ROI peuvent être mesurées de manière quasi simultanée à 1 kHz ;
- Comment Optopattern permet des expériences optogénétiques en boucle fermée et évolutives ;
- Comment INO fait progresser l’instrumentation biophotonique de nouvelle génération.
Niveau technique
Foire aux questions
Qu’est-ce que l’électrophysiologie optique ?
L’électrophysiologie optique utilise des indicateurs de voltage génétiquement encodés ou basés sur des colorants afin de mesurer les variations du potentiel membranaire par fluorescence, sans contact électrique direct
En quoi Optopattern diffère-t-il de l’optogénétique basée sur caméra ?
Au lieu de capturer des images plein champ à haute vitesse, Optopattern utilise un DMD pour adresser sélectivement des régions d’intérêt et enregistre les signaux à l’aide d’un détecteur unique haute vitesse, ce qui réduit considérablement le volume de données généré.
Optopattern permet-il de résoudre des potentiels d’action individuels ?
Oui. Avec un taux d’échantillonnage effectif de 1 kHz par ROI, Optopattern permet de résoudre des potentiels d’action neuronaux individuels.
Optopattern est-il invasif ?
Non. Le système est entièrement optique et préserve les conditions cellulaires naturelles.
À qui s’adresse Optopattern ?
Aux chercheurs en neurosciences, aux équipes en découverte de médicaments, aux CRO et aux organisations développant des essais neuronaux à haut contenu.