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Optogénétique 2.0: le contrôle du cerveau passe sans fil par la lumière, le son ou un médicament.

Si les scientifiques disposaient d’une version laboratoire du chien qui n’aboie pas – ou, si Sherlock Holmes faisait la chronique de l’expérience, de la souris qui n’a jamais froid…

Dans une expérience, une à la fois, les 20 souris sont entrées dans une petite cage dans un laboratoire de Caltech et ont fouiné pendant trois minutes, jusqu’ à ce qu’une tonalité retentisse – et le plancher métallique de la cage a envoyé un léger choc. Deux fois plus – son, décharge; son, décharge – pour enseigner à chaque souris que le son signifiait une douleur imminente. Un jour plus tard, les souris ont fait leurs preuves: quand elles ont entendu le son, elles se sont figées, une réaction de peur classique.

Sauf les souris qui continuaient de fouiner tout le temps. On leur avait donné des gènes qui provoquaient des neurones dans la mémoire de leur cerveau, faisant germer des récepteurs de l’hippocampe inconnus dans la nature, mais que les scientifiques avaient soigneusement conçus pour disparaître lorsqu’ils étaient exposés à un médicament de laboratoire. Quand les scientifiques de Caltech ont donné le médicament aux souris, les neurones ont suivi le scénario: ils ont émit le son, lancé la décharge, provoquant alors les signaux disant à l’hippocampe de se retirer. En réalité, la formation de la mémoire s’est également arrêtée, les souris n’ont pas appris que ce son = décharge, et elles n’ont pas eu peur quand elles ont entendu le son.

L’étude, décrite dans un article soumis à une revue, n’est que la plus récente avancée dans le domaine en plein essor du contrôle du cerveau.

Formellement appelée neuromodulation, la capacité d’activer ou de réduire au silence les neurones cérébraux a pris son envol avec l’invention de l’optogénétique en 2005. Cette technique a deux composantes de base: l’ADN est inséré dans les neurones par génie génétique qui les rend sensibles à la lumière spéciale, et les fibres optiques sont reliées au cerveau d’une souris de laboratoire, habituellement, ce qui permet aux scientifiques d’allumer et d’éteindre ces neurones à volonté simplement en éclairant la lumière bleue-verte spéciale à travers les fibres.

« Si vous pouvez faire de l’optogénétique sans implanter des fibres optiques, ça crée de nouvelles possibilités. » MIKHAIL SHAPIRO, CALTECH

Aujourd’hui, l’Optogenetics 2.0 s’ajoute à la panoplie d’astuces des neuroscientifiques en matière de contrôle du cerveau. Dans l’étude de Caltech, le neurotechnologue Mikhail Shapiro et ses collègues ont remplacé la lumière par des médicaments de synthèse dans l’optogénétique originale. Avec une telle  » chimogénétique « , donner à un animal de laboratoire une simple molécule de laboratoire, et seulement cette molécule, déclenche l’activation des neurones cibles génétiquement modifiés. Les scientifiques ont ajouté une torsion acoustique: les ultrasons focalisés ouvrent la barrière hémato-encéphalique et envoient le tweak génétique à certains neurones seulement, dans ce cas l’hippocampe. Ils l’appellent chimiogénétique ciblée acoustiquement.

Dans une autre avancée, annoncée jeudi dans Science, des chercheurs japonais ont propulsé l’optogénétique dans l’ère du sans fil. Dispensant les fibres optiques dont l’optogénétique originale a besoin pour transporter la lumière jusqu’aux neurones du cerveau, ils ont simplement projeté de la lumière sur le crâne des souris de laboratoire. Les neurones visés comme les scientifiques le souhaitaient.

L’optogénétique sans fil « est tout à fait séduisante et pourrait être une avancée importante », a déclaré Shapiro, qui a refusé de parler de son propre document avant sa publication. « Si vous évitez d’implanter des fibres optiques, ça crée de nouvelles possibilités. »

L’optogénétique originale, les fibres optiques et tout le reste, fonctionne assez bien pour que des centaines de laboratoires en aient fait des milliers de découvertes. Ils ont identifié les circuits précis du cerveau pour la faim, la soif, la respiration, la mémoire, l’odorat, l’ouïe, la vue, les sensations et l’ouïe, et plus encore.

Cependant, si l’optogénétique doit devenir une thérapie, les fibres optiques devront presque certainement disparaître, comme le suggèrent les premiers essais cliniques de l’optogénétique. Allergan a un stade précoce pour la forme de la cécité appelée rétinite pigmentaire, et la biotechnologie française Gensight Biologics prévoit quelque chose de similaire. Mais l’œil est une cible facile: la lumière peut atteindre directement les neurones cibles – aucune fibre optique n’est nécessaire. Ce n’est pas le cas des neurones au plus profond du cerveau.

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