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Des souris parkinsoniennes soignées... et téléguidées par optogénétique

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Les symptômes de la maladie de Parkinson soignés par une fibre optique implantée dans le cerveau d'une souris : c'est le pari réussi par des chercheurs américains, qui parviennent à modifier le comportement de l'animal à l'aide d'un signal lumineux envoyé sur certains neurones.

Les souris parkinsoniennes de laboratoire peuvent être soignées grâce à l'activation d'une zone du cerveau par une fibre optique. © Rama / Licence Creative Commons

Le fonctionnement du cerveau recèle encore d'innombrables mystères mais tous les scientifiques s'accordent à dire qu'il repose sur des réseaux neuronaux, composés de cellules soit activées soit éteintes. Chez les malades de Parkinson, certains réseaux neuronaux ne fonctionnent pas correctement, menant à des difficultés pour effectuer des mouvements simples.

Une partie du cerveau, les noyaux gris centraux, est impliquée dans la motricité. Il existerait dans cette région deux voies de signalisation. L'une, directe, activerait le mouvement et l'autre, indirecte, l'inhiberait. Cette théorie n'a jamais pu être prouvée expérimentalement par manque d'outils adaptés. L'utilisation d'une nouvelle technologie, l'optogénétique, associant comme son nom l'indique optique et génétique, a résolu le problème.

Une équipe de l'Institut Gladstone des maladies neurologiques à San Fransisco et de l'Université de Stanford, menée par Anatol Kreitzer, a réussi grâce à elle à éclairer d'un jour nouveau les mécanismes neuronaux associés aux mouvements du corps et à la maladie de Parkinson, au moins chez la souris. Ces chercheurs ont inséré un gène et l'ont contraint à s'exprimer très spécifiquement dans les neurones supposés appartenir à la voie directe ou indirecte de signalisation du mouvement grâce à l'utilisation d'un virus vecteur. Le gène inséré provient d'une algue verte et permet la synthèse d'une protéine nommée channelrhodopsine-2 (ChR2), photosensible et activée par la lumière bleue.

Ensuite, les chercheurs ont inséré une fibre optique de l'épaisseur d'un cheveu dans le cerveau de ces souris génétiquement modifiées. La mise en route du laser relié à la fibre optique, donc l'allumage de la lumière bleue dans le cerveau, active les cellules possédant le gène ChR2. Dès que le laser était éteint, les cellules se désactivaient aussitôt. Ainsi, les biologistes pouvaient déclencher spécifiquement et en temps voulu la voie directe ou indirecte.

Coupes du cerveau des souris génétiquement modifiées par l'insertion du gène ChR2. A gauche, l'expression du gène (vert) dans la voie de signalisation directe, à droite dans la voie de signalisation indirecte. © Nature

Les symptômes disparaissent à la lumière bleue

Les chercheurs ont alors observé la locomotion des souris : l'activation de la voie indirecte par le laser figeait les rongeurs, alors que sa non-activation rendait aux souris un mouvement normal. A l'inverse, l'activation de la voie directe améliorait la locomotion des souris. L'alternance des phases allumées et éteintes du laser correspondait parfaitement aux phases de mouvement des souris, prouvant la théorie de l'existence des voies directes et indirectes du mouvement.

Mieux, les chercheurs ont utilisé un modèle murin de la maladie de Parkinson dans laquelle ils ont utilisé le même procédé d'optogénétique. L'activation de la voie directe de signalisation a permis de réduire les symptômes de la maladie, à savoir la rigidité du corps, la bradykinésie (lenteur des mouvements) et les difficultés à initier un mouvement.

Ces travaux sont prometteurs puisqu'ils ont permis d'identifier une voie neuronale importante, offrant des espoirs de traitement de la maladie de Parkinson. L'utilisation de l'optogénétique n'est bien sûr pas envisageable de cette manière chez l'humain, mais des médicaments pourront probablement être développés pour cibler cette voie neuronale.

De plus, ces résultats démontrent que la technique d'optogénétique réserve bien des applications, certainement aussi bonnes que mauvaises. En attendant, regardez cette souris téléguidée qui tourne vers la gauche lorsque la lumière bleue est allumée. Etonnant, non ?

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