L’activation ciblée de zones cérébrales spécifiques sans intervention chirurgicale constitue un objectif majeur dans le domaine des neurosciences. Des chercheurs américains ont récemment réalisé des progrès significatifs en affinant une technique novatrice : l’optogénétique bioluminescente. Cette approche, qui exploite la lumière pour stimuler des neurones précis, pourrait révolutionner notre compréhension du cerveau et offrir de nouvelles perspectives thérapeutiques pour diverses affections neurologiques.
L’équipe de recherche de l’Université de Rochester a démontré l’efficacité d’une méthode non invasive utilisant l’optogénétique bioluminescente (BL-OG) pour activer des régions cérébrales spécifiques. Leur technique pourrait potentiellement se substituer à des procédures invasives telles que la stimulation cérébrale profonde, actuellement employée dans le traitement de la maladie de Parkinson et d’autres troubles neurologiques.
Manuel Gomez-Ramirez, professeur assistant en sciences du cerveau et de la cognition à l’Institut Del Monte pour les neurosciences de l’université, a souligné l’avantage principal de cette technique. Il a déclaré : « La BL-OG permet de générer une activation cérébrale sans recourir à un dispositif implanté dans le cerveau pour délivrer de la lumière physique ».
La BL-OG associe deux outils essentiels : l’optogénétique, une technique de recherche établie qui utilise la lumière pour activer ou désactiver des cellules cérébrales, et la bioluminescence, la réaction chimique responsable de la luminescence des lucioles. Cette combinaison crée le matériau nécessaire à la BL-OG.
Pour déclencher la lumière dans le cerveau, les chercheurs utilisent une substance organique appelée luciférine. Lorsqu’elle est combinée à la bioluminescence, la luciférine produit de la lumière qui active l’optogénétique et module la réponse cellulaire dans le cerveau sans nécessiter d’incision. Les travaux antérieurs de Gomez-Ramirez ont établi l’innocuité de la luciférine pour l’organisme.
L’équipe du laboratoire Haptics a testé cette combinaison sur des souris. Les chercheurs ont injecté la BL-OG dans une région cérébrale prédéterminée, puis ont administré la luciférine par voie intraveineuse pour activer les cellules ciblées dans le cerveau. Les résultats ont révélé que les effets de la BL-OG se manifestent rapidement dans le cerveau et peuvent être modulés en ajustant la dose de luciférine administrée à l’animal.
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Emily Murphy, première auteure de l’étude et responsable du laboratoire Haptics, a expliqué : « La BL-OG constitue une méthode idéale pour explorer de manière non invasive les circuits neuronaux du cerveau. Il reste encore beaucoup à découvrir sur la structure et la fonction des différentes zones cérébrales et types de cellules neuronales, ce qui nous aidera à comprendre le fonctionnement des cerveaux sains ».
Gomez-Ramirez a mis en avant les avantages de cette technique : « L’intérêt de cette méthode réside dans sa capacité à créer une activation cérébrale sans câble. Le risque d’infection et d’autres complications est minimisé en raison de son caractère non invasif ». Il a ajouté que les dernières découvertes permettent désormais d’affiner les effets souhaités de la BL-OG en fonction des besoins et des exigences spécifiques.
Les chercheurs ont également réussi à suivre les effets neuromodulateurs de la BL-OG grâce à l’activité bioluminescente, une caractéristique supplémentaire de cette méthode qui pourrait fournir des informations précieuses sur le fonctionnement du cerveau. Cette capacité de suivi en temps réel ouvre de nouvelles possibilités pour l’étude des mécanismes cérébraux et le développement de traitements plus ciblés pour les troubles neurologiques.
Légende illustration : La capacité à réguler l’activation du cerveau pourrait transformer les procédures invasives telles que la stimulation cérébrale profonde, utilisée pour traiter la maladie de Parkinson et d’autres affections neurologiques.
Article : « Strength of Activation and Temporal Dynamics of BioLuminescent-Optogenetics in Response to Systemic Injections of the Luciferin » – DOI: 10.1016/j.neuroimage.2024.120882
