Les chercheurs en UC utilisent l’optogénétique pour contrôler les crises avec des impulsions lumineuses dans les neurones.
Des chercheurs des campus de l’Université de Californie (UC) à San Francisco, Santa Cruz et Berkeley ont récemment partagé un nouveau traitement innovant contre l’épilepsie. En appliquant des impulsions de lumière à des neurones spécifiques, ils ont réussi à inhiber l’activité de type crise dans le tissu cérébral humain provenant de patients épileptiques. Cette technique, connue sous le nom d’optogénétique, consiste à utiliser un virus inoffensif pour introduire des gènes sensibles à la lumière provenant de micro-organismes dans des neurones ciblés. Ces gènes permettent ensuite aux chercheurs de contrôler l’activité de ces neurones avec la lumière, leur permettant ainsi de « désactiver » les neurones lorsque l’activité épileptique commence.
Dans le traitement traditionnel de l’épilepsie, les patients dont les crises ne peuvent être gérées avec des médicaments subissent parfois une intervention chirurgicale pour retirer le tissu cérébral d’où proviennent leurs crises. Cette nouvelle approche offre une alternative moins invasive qui pourrait un jour éliminer complètement le besoin d’une intervention chirurgicale. L’optogénétique a déjà été utilisée dans des études animales, mais c’est la première fois qu’elle démontre avec succès le contrôle des crises dans le tissu cérébral humain vivant.
L’équipe UC a conservé le tissu cérébral excisé dans un environnement qui imite les conditions du crâne humain pour le maintenir pendant plusieurs semaines d’expérimentation. Ils ont créé un milieu nutritif similaire au liquide céphalo-rachidien, qui fournit les nutriments nécessaires au fonctionnement des neurones en dehors du corps. Après avoir mis en place un système doté de minuscules électrodes pour mesurer l’activité électrique neuronale, ils ont dirigé des impulsions lumineuses vers les neurones porteurs des protéines sensibles à la lumière. Cela leur a permis d’observer comment la lumière pouvait perturber les surtensions électriques anormales associées aux crises.
Au cours d’une activité cérébrale normale, les neurones communiquent via des signaux électriques de faible niveau, semblables à un bruit de fond occasionnel. Cependant, lors d’une crise, ce bruit de fond se transforme en explosions synchronisées d’activité électrique, bouleversant les fonctions cérébrales. L’équipe de recherche visait à utiliser des impulsions lumineuses pour prévenir ou diminuer ces sursauts en inactivant les neurones porteurs des protéines sensibles à la lumière.
Pour mener leurs expériences, les chercheurs ont dû relever le défi de minimiser les perturbations physiques des tranches de cerveau, qui étaient connectées à des électrodes espacées de moins de la moitié de la largeur d’un cheveu humain. De petits changements dans les tissus auraient pu interférer avec l’exactitude des données. L’équipe a donc développé un système télécommandé qui leur a permis d’enregistrer l’activité neuronale et de délivrer des impulsions lumineuses sans perturber les tissus. Grâce à un logiciel développé par l’équipe, les chercheurs ont pu mener les expériences à distance depuis Santa Cruz tandis que les tissus restaient à San Francisco.
L’approche optogénétique a permis aux chercheurs d’étudier avec une nouvelle clarté les interactions complexes entre les neurones lors des crises. Ils ont identifié les types et le nombre de neurones qui contribuent à l’activité épileptique et ont déterminé l’intensité minimale de lumière nécessaire pour contrôler l’activité des neurones sans causer de dommages.
Le Dr Edward Chang, neurochirurgien à l’UC San Francisco, a souligné que cette nouvelle méthode pourrait potentiellement transformer le traitement de l’épilepsie. Il envisage un avenir dans lequel les patients pourraient avoir accès à des options non invasives pour gérer les crises, les épargnant ainsi des risques associés à la chirurgie. Cette approche pourrait offrir aux patients un contrôle plus précis et plus efficace de leur état, améliorant ainsi considérablement leur qualité de vie.
Sources :
Les impulsions lumineuses sont prometteuses pour contrôler les crises
Évaluation multimodale de l’activité du réseau et interventions optogénétiques dans des tranches d’hippocampe humain
