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Contrôler les neurones par la lumière

Les chercheurs qui étudient la fonction d'un gène chez un animal ou chez une plante ont depuis quelques années les moyens de bloquer temporairement ce gène. Les neurobiologistes rêvent de disposer d'un tel interrupteur pour actionner ou bloquer à loisir tel ou tel neurone, afin de bien comprendre son rôle dans cette machine incroyablement complexe qu'est le cerveau. Une nouvelle technique présentée dans la revue Nature par des chercheurs américains et allemands devrait répondre à leurs besoins.

Karl Deisseroth (Stanford University, USA) et ses collègues de l'Institut Max Planck de biophysique (Allemagne) ont réussi à prendre le contrôle des cellules neuronales avec la lumière. Un rayon de lumière bleue et les neurones s'excitent. Un rayon de lumière jaune et les neurones s'éteignent. L'action de la lumière dure quelques millisecondes, comme lorsque le neurone s'allume ou s'éteint tout seul, et elle totalement réversible. Sur le nématode, l'effet de cette technique est spectaculaire : en fonction des bouffées de lumière, le ver gigote avec vigueur ou s'immobilise.

Pour prendre le contrôle des neurones, les chercheurs ont inséré dans ces cellules des gènes produisant des protéines sensibles à la lumière. Ainsi le gène ChR2, issue d'une algue, code pour une protéine sensible à la lumière bleue et les neurones qui la produisent sont plus actifs lorsqu'ils sont exposés à cette lumière. Le gène NpHR, extrait d'une archéobactérie, produit, lui, une protéine sensible à la lumière jaune qui inhibe l'activité des neurones.

Cet outil va permettre aux chercheurs de mieux comprendre les circuits neuronaux ; en effet, pour chaque action ou chaque pensée, les signaux électriques émis par les neurones forment des circuits complexes difficiles à débrouiller. Pour certaines maladies, cette technique permettra aussi de mieux voir quels sont les réseaux neuronaux défaillants, explique Karl Deisseroth. A plus long terme, les chercheurs espèrent que ce moyen de contrôle des neurones facilitera le traitement de certaines affections neurologiques comme la maladie de Parkinson ou l'épilepsie.

Nature

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