Omiques spatiales
Les technologies « spatiales » regroupent différentes technologies permettant d’obtenir des données -omiques sur des tissus tout en gardant l’information de la localisation spatiale au sein du tissu. Au-delà de l'identification de sous-populations moléculaires de cellules, ces approches renseignent également sur la localisation de ces sous-populations identifiées au sein du tissu d'origine, leur proximité entre elles et avec la matrice extracellulaire, les vaisseaux sanguins et autres composants tissulaires.
L’Initiative Single Cell a mis en place plusieurs technologies spatiales, en collaboration avec la plateforme de pathologie expérimentale ("PATHEX", Renaud Leclère et André Nicolas) :
Transcriptomique spatiale
La transcriptomique spatiale est une technologie révolutionnaire qui permet de mesurer l’expression des gènes dans un tissu et d’en cartographier la position au sein du tissu. Il combine une analyse d'ARNm avec un contexte morphologique dans des sections de tissus intacts, offrant une vue auparavant inaccessible de la biologie des tissus.
Transcriptomique spatiale basée sur le séquençage
La plateforme NGS et PATHEX ont implémenté les technologies de Visium et Visium HD de 10X Genomics. Basé sur le séquençage, elles ont l’avantage d’offrir une analyse du transcriptome entier, mais elles ne permettent pas une réelle détection des cellules uniques et de leurs contours. La résolution est d’environ 55 microns (Visium) ou 2 à 8 microns (Visium HD).
Dans ces technologies, des coupes de tissus congelés ou FFPE sont placées en face d’une lame contenant des millions d'oligonucléotides de capture avec des codes-barres spatiaux uniques à chaque localisation. Cette étape est réalisée avec un équipement dédié, le CytAssist de 10X Genomics. Après perméabilisation du tissu, les ARNm sont libérés, se lient aux oligos de capture et sont reverse transcrits. Les ADNc générées sont ensuite utilisées pour construire des banques Illumina qui seront sont séquencées à la plate-forme NGS. Les données d'expression sont superposées sur une image à haute résolution du tissu, permettant de visualiser l'expression des ARNm dans la morphologie du tissu.
Image: 10X Genomics
Transcriptomique spatiale basée sur l'imagerie
La plateforme de Cytométrie a récemment acquis un Xenium de 10X Genomics. Il s'agit d'un nouveau système de transcriptomique basé sur l'imagerie qui permet de visualiser des centaines d'espèces d'ARN au niveau moléculaire dans leur contexte tissulaire. Le système est basé sur l'hybridation et l'amplification in situ d'un panel ciblé de gènes d'intérêt, qui sont ensuite lus par des séries séquentielles d'imagerie. La taille des panels de gènes varie de 50 à 500 (bientôt 5000) gènes. Ces panels peuvent être entièrement personnalisés, standards pour un tissu d'intérêt ou une combinaison des deux. Des images en fond clair (telles que H&E) ou des images d'immunofluorescence peuvent être prises sur les mêmes sections par la suite afin d'obtenir un contexte tissulaire plus approfondi.
La force du Xenium réside dans sa résolution subcellulaire et sa grande sensibilité pour les transcrits rares et les cellules rares. De plus, une lame analysée sur le Xenium peut ensuite être analysée en Visium, Visium HD ou sur l’Orion (protéomique spatiale), offrant la possibilité de faire de la multi-omique spatiale.
En complément de l'approche commerciale proposée par le Xenium, Antoine Coulon et Kyra Borgman développent une approche de FISH interne et à façon, qui sera particulièrement adaptée aux projets qui ne sont pas compatibles avec les solutions commerciales ou qui ne nécessitent pas un multiplexage élevé.
Protéomique spatiale
La protéomique spatiale combine la détection de plusieurs protéines, généralement grâce à l'utilisation d'anticorps spécifiques, avec la microscopie des tissus. Il permet l'intégration des données morphologiques et des données d'expression protéique au niveau de la cellule unique. Les méthodes de détection varient en fonction de la technologie et peuvent être basées par exemple sur la spectrométrie de masse, sur la coloration chromogène, ou sur des codes-barres oligonucléotidiques.
Protéomique spatiale à la plateforme Cytométrie
La plateforme de cytométrie propose la technologie Orion de Rarecyte, un nouveau système d'imagerie tissulaire par immunofluorescence multiplexée (jusqu’à 18 marqueurs actuellement). Ce système permet d'établir des profils phénotypiques complets et de caractériser des coupes de tissus entiers, en quelques heures et à une résolution subcellulaire. Il est basé sur une méthode de coloration non itérative, ce qui signifie que toutes les protéines sont colorées en une seule fois, ce qui permet de gagner du temps et d'éviter d'endommager le tissu en raison du décapage des cycles de coloration ultérieurs. Des images en fond clair (telles que H&E) peuvent être prises sur les mêmes sections.
Un scanner de lames Nanozoomer est également disponible pour les mises au point de marquage ou les marquages qui ne nécessitent pas de multiplexage.
Lung cancer tissue imaged with the Orion