Les OPTOCEUTIQUES pour rétablir les fonctions biologiques
Alors que notre corps réagit à la lumière, que les photorécepteurs de nos rétines se connectent à différentes parties du cerveau qui contrôlent l'humeur, les rythmes métaboliques et les rythmes circadiens, cette équipe de Université de l'Illinois à Urbana-Champaign exploite des impulsions lumineuses soigneusement conçues pour tenter, ici, de contrôler l'activité neuronale. Les scientifiques qui présentent leurs travaux dans la revue Nature Physics parviennent à provoquer ce déclenchement au niveau du neurone de souris et ouvrent ainsi une nouvelle voie de recherche de thérapies des troubles circadiens ou de l’humeur sensibles à la lumière. Mais, au-delà, en exploitant les propriétés de la lumière, ils espèrent pouvoir un jour réparer ou rétablir certaines fonctions cellulaires et tissulaires et ouvrir une nouvelle avenue thérapeutique, celle des optoceutiques (« opto-ceuticals »).
L’exploit « du neurone allumé » au niveau individuel a déjà été accompli par optogénétique, par des scientifiques du Moscow Institute of Physics and Technology, grâce à une protéine qui une fois exposée à la lumière est capable d’activer des neurones, individuellement, c’est-à-dire de les induire à émettre un signal au cerveau. La technique promettait déjà d’exercer un contrôle individuel sur certaines cellules musculaires et neuronales dans les tissus vivants, notamment du système nerveux. Ici, les chercheurs de l'Illinois passent également par les techniques d’optogénétique mais exploitent également, à la fois les processus et les cellules naturellement sensibles à la lumière, comme les cellules rétiniennes, et les capacités très particulières et très ciblées des ondes lumineuses.
L’équipe utilise des impulsions lumineuses ultrarapides pour allumer des neurones dans différents modèles notamment des neurones optogénétiques de souris, c’est-à-dire des cellules auxquelles un gène a été ajouté pour les faire réagir à la lumière. Les chercheurs excitent grâce à ces impulsions lumineuses un canal sensible à la lumière dans la membrane des neurones. Lorsque les canaux sont excités, ils laissent passer les ions, ce qui provoque le déclenchement des neurones.
L’équipe exploite l’énergie et les longueurs d’ondes lumineuses : ces impulsions lumineuses, extrêmement courtes délivrent beaucoup d'énergie dans un court laps de temps, excitant différentes molécules en fonction des niveaux d'énergie et en fonction de l'ordre des longueurs d'onde de chaque impulsion lumineuse. « Par exemple, les longueurs d'onde bleue sont beaucoup plus porteuses d’énergie que les longueurs d'onde rouge. En choisissant quelle couleur vient en premier, nous pouvons contrôler l'énergie que la molécule reçoit et à quel moment et contrôler ainsi l’excitation de la cellule ». L’idée ici serait donc d’exploiter ce spectre de propriétés remarquables de la lumière, que de passer par des techniques « optogénétiques » nécessitant des gènes spécifiques pour déclencher chaque comportement neuronal ou plus largement cellulaire souhaité.
Le principe des optoceutiques (« opto-ceuticals ») : ce principe de contrôle léger et cohérent permettant de réguler la fonction biologique, plus simple que l'optogénétique fait ici ses premières preuves sur le neurone de souris.
Mais il pourrait être élargi sans besoin de manipulation génétique ou pharmacologique à la régulation de fonctions cellulaires et de tissus, et donc au traitement de nombreuses conditions – notamment des troubles circadiens.
Source: Nature Physics 18 September 2017 doi:10.1038/nphys4257 Coherent control of an opsin in living brain tissue (Visuel Stephen Boppart, University of Illinois)
Lire aussi: OPTOGÉNÉTIQUE : La protéine capable d’activer le neurone
Cette actualité a été publiée le 23/11/2017 par
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