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Observer le fonctionnement du cerveau par la lumière...

Des chercheurs de l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, en Suisse (EPFL) ont utilisé l'optogénétique pour capter la connexion neuronale dans les cerveaux des mammifères. Ils sont ainsi parvenus à enregistrer la transmission synaptique entre neurones chez un animal vivant.

Les neurones, les cellules du système nerveux, communiquent entre elles en se transmettant des signaux chimiques via des jonctions appelées synapses. Cette « transmission synaptique » jouant un rôle essentiel dans le traitement de l'information par le cerveau. Mais l'étude de cette transmission synaptique chez les animaux vivants est très complexe, et les chercheurs doivent utiliser des conditions artificielles qui ne captent pas le réel environnement des neurones. Cet obstacle est à présent levé et des chercheurs de l'EPFL ont réussi à observer et à mesurer la transmission synaptique en temps réel dans un animal vivant grâce à une approche nouvelle qui combine la génétique et la physique de la lumière.

Cette équipe, dirigée par Aurélie Pala et Carl Petersen, a utilisé une technique novatrice, l'optogénétique, qui a déjà permis des avancées majeures dans le domaine des neurosciences. Cette méthode utilise des flux spécifiques de lumière (de fréquences et de longueurs d'onde soigneusement contrôlées) pour contrôler précisément l'activité en temps réel de certains neurones.

Concrètement, l'optogénétique consiste à insérer le gène d'une protéine sensible à la lumière dans des neurones vivants. Ces neurones modifiés génétiquement produisent ensuite cette protéine, qui se place sur leur enveloppe extérieure et fonctionne alors comme une sorte d'interrupteur qui va être actionné par la lumière.

Lorsque ce stimulus optogénétique est suffisamment puissant, il génère un signal électrique assez puissant pour contrôler l'activité neuronale. Dans cette étude, les chercheurs ont montré qu'il était possible d'utiliser l'optogénétique pour stimuler certains types de neurones chez des souris anesthésiées et d'enregistrer les transmissions synaptiques. Les neurones visés étaient situés dans une partie du cerveau du rongeur appelée le cortex somato-sensoriel, qui transmet l'information sensorielle captée par les moustaches de la souris.

Les chercheurs ont pu observer comment les neurones sensibles à la lumière se branchaient à certains de leurs voisins grâce à de petits connecteurs appelés « interneurones ». Dans le cerveau, ces interneurones sont généralement inhibiteurs : lorsqu'ils reçoivent un signal, ils rendent le neurone suivant moins susceptible de continuer la transmission.

En utilisant une nouvelle technique d’imagerie très pointue (la microscopie à deux photons), les scientifiques ont ensuite enregistré et analysé les transmissions synaptiques de neurones sensibles à la lumière aux interneurones. Les chercheurs ont finalement montré que les transmissions des neurones sensibles à la lumière variaient selon les interneurones receveurs.

Ces scientifique souhaitent désormais explorer d'autres connexions neuronales dans le cortex somato-sensoriel et utiliser cette technique sur des souris vivantes afin d'observer comment l'activation ou la désactivation de l'activité neuronale via la lumière est susceptible d'affecter les fonctions cérébrales supérieures.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

EPFL

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