OPTOGÉNÉTIQUE : Une « lanterne moléculaire » qui veille au grain

Une nouvelle technique de « lanterne moléculaire »

Le concept est bien celui de « lanterne » puisque l’outil fournit des informations sur la composition chimique du tissu cérébral en réponse à la lumière. Cela permet d’analyser les changements moléculaires causés par les tumeurs, qu’elles soient primaires ou métastatiques, mais aussi par des lésions telles que les traumatismes crâniens.

La lanterne moléculaire est une sonde de moins d’un millième de millimètre (un micron), invisible à l’œil nu, qui peut être insérée profondément dans le cerveau sans causer de dommages (à titre d’exemple, un cheveu humain mesure entre 30 et 50 microns de diamètre). La sonde n’est pas encore prête à être utilisée chez les patients ; pour l’instant, il s’agit surtout d’un prototype de recherche.

L’étude, préclinique, apporte ici ses premières preuves d’efficacité sur des animaux modèles : la sonde permet de surveiller, avec précision, les altérations moléculaires causées par un traumatisme crânien et de détecter des marqueurs diagnostiques de métastases cérébrales.  

Scanner le cerveau sans l'altérer : l'activation ou l'enregistrement des fonctions cérébrales à l'aide de la lumière n'est pas une nouveauté. Par exemple, l’optogénétique permet de surveiller l'activité de neurones individuels grâce à la lumière. Cependant, cela nécessite d'introduire un gène dans les neurones qui les rend sensibles à la lumière. La nouvelle technologie est différente en ce qu’elle étudier le cerveau sans l'altérer du tout au préalable.

Un changement de paradigme dans la recherche biomédicale : plutôt que de parler d’optogénétique, même si la technique est proche, les scientifiques utilisent ici la spectroscopie vibrationnelle, qui exploite l'effet Raman, une propriété unique de la lumière. La spectroscopie Raman est déjà utilisée en neurochirurgie : « Lorsque la lumière interagit avec des molécules, elle se disperse d'une manière qui dépend de leur composition et de leur structure chimique ».

« Nous pouvons maintenant identifier tout changement moléculaire produit dans le cerveau par une pathologie ou une lésion »,

explique l’un des auteurs principaux, Manuel Valiente, du CNIO : « Cette technologie nous permet d’étudier le cerveau dans son état naturel, il n’est pas nécessaire de le modifier au préalable. Mais elle permet également d’analyser tout type de structure cérébrale, pas seulement celles qui ont été génétiquement marquées ou altérées, comme c’était le cas avec les technologies utilisées jusqu’à présent ».

Il s’agira maintenant de déterminer si les informations fournies par la sonde permettent de « différencier différentes entités oncologiques, par exemple les types de métastases selon leurs profils mutationnels, par leur origine primaire ou de différents types de tumeurs cérébrales ».

L’intelligence artificielle pourrait en effet permettre d’identifier différents profils vibratoires, préciser les types de métastases ou prédire les crises d’épilepsie.