Grâce à « une technique optogénétique peu invasive », ne nécessitant pas d’implants cérébraux, des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont « manipul[é] avec succès l’activité des neurones chez la souris et le singe ». « Les chercheurs ont d’abord modifié génétiquement les neurones pour produire une nouvelle protéine extrêmement sensible à la lumière appelée SOUL. » Ensuite, ils ont « démontré qu’il est possible de faire passer de la lumière à travers le crâne pour modifier les réponses neuronales dans tout le cerveau de la souris », ou à travers la dure-mère « afin d’atteindre les régions superficielles du cerveau du macaque ». Leurs travaux ont été publiés dans la revue Neuron[1].
« Ce nouvel outil permettra aux neuroscientifiques d’appliquer l’optogénétique à l’expérimentation animale tout en veillant à ce que les cerveaux étudiés soient le moins possible endommagés au cours des expériences », affirme Guoping Feng, co-auteur de l’étude. « En particulier, les modèles de singes sont essentiels pour notre compréhension des fonctions cognitives élevées et de leur dysfonctionnement dans les troubles cérébraux tels que la schizophrénie et la maladie d’Alzheimer, et pour développer des traitements pour ces troubles cérébraux dévastateurs. »
L’optogénétique est « une méthode qui consiste à utiliser la lumière pour activer ou désactiver des neurones qui sont génétiquement modifiés pour produire des protéines photosensibles appelées opsines[2] ». Les neuroscientifiques s’en servent afin « d’examiner le rôle causal de différents types de neurones dans une variété de processus comportementaux et cognitifs ». Cependant, son inconvénient « majeur » est que cette technique requiert « généralement » l’implantation de fibres optiques, « ce qui peut provoquer des lésions et des inflammations cérébrales et augmenter le risque d’infection ». « L’une des grandes nouveautés de notre étude est qu’elle est la première à démontrer une méthode permettant d’activer toute région cérébrale de la souris, indépendamment de son emplacement, avec de la lumière provenant de l’extérieur du crâne », déclare Robert Desimone, co-auteur de l’étude.
Les scientifiques ont également pu « induire et perturber des oscillations locales de potentiel de champ – une activité électrique rythmique et synchronisée des neurones ». « Ces oscillations sont considérées comme très importantes pour de nombreuses fonctions du cerveau, notamment la mémoire, l’attention, le sommeil et la prise de décision », explique Diego Mendoza-Halliday, premier auteur de l’étude.
Mais pour Guoping Feng, on est « encore loin d’une traduction clinique ». « Avant que l’optogénétique puisse être considérée comme une option de traitement viable, les risques potentiels de ces traitements chez les patients doivent être soigneusement évalués, en particulier ceux associés à l’expression de l’opsine, une protéine étrangère, dans le cerveau », prévient-il.
[1] Neuron, Gong, Mendoza-Halliday, and Ting et al.: “An Ultra-Sensitive Step-Function Opsin for Minimally Invasive Optogenetic Stimulation in Mice and Macaques, DOI: 10.1016/j.neuron.2020.03.032.
[2] Les opsines forment une famille de protéines capables de réagir à l’énergie lumineuse.
Medical Xpress, Cell Press (29/04/2020)
