Volkswacht Bodensee - Comment la lumière combinée à la génétique permet-elle de percer les mystères du cerveau ?

- Qu'est-ce que l'optogénétique ? -

Cette technique consiste à introduire dans une cellule un gène produisant une protéine photosensible. La cellule s'active lorsqu'on l'éclaire avec une lumière spécifique, sans que cela perturbe les cellules voisines. Lorsque la lumière s'éteint, la protéine cesse presque immédiatement d’être active.

L'optogénétique permet notamment d'activer ou de désactiver des neurones ciblés à distance.

En "désactivant des cellules avec une précision temporelle extrême", "il est possible de créer une +lésion virtuelle+ où une partie du cerveau ne fonctionne pas pendant une période définie, ce qui permet de cartographier la contribution des différentes zones cérébrales au comportement", a expliqué à l'AFP Simon Schultz, titulaire d'une chaire de neurotechnologie à l'Imperial College de Londres.

Autrement dit, "l'optogénétique transforme la lumière en un outil de contrôle", a précisé Konstantin Nikolic, professeur invité en génie électrique et électronique à l'Imperial College.

- Quel apport des trois lauréats ? -

Cette recherche fondamentale "vient d'une découverte sur les algues, a priori sans rapport avec la médecine ou la biologie humaine. Après pas mal d'années, elle se révèle avoir des applications superbes", a déclaré à l'AFP le Pr José-Alain Sahel, un pionnier des thérapies régénératrices de l'œil.

"Les neuroscientifiques rêvaient d'un +interrupteur neuronal+" pour comprendre "l'interaction complexe entre perception, mémoire, prédiction et prise de décision" dans le cerveau, a souligné le comité Nobel.

Les Allemands Peter Hegemann, 71 ans, et Georg Nagel, 73 ans, ont d'abord découvert une protéine, la channelrhodopsine, dans une algue unicellulaire, capable de nager vers une source de lumière.

Le troisième lauréat, Karl Deisseroth, psychiatre et neurologue américain, a ensuite transformé cette protéine en une technique similaire à celle d'un interrupteur, qui utilise la lumière pour contrôler les cellules.

"Leur idée de génie a été d'utiliser cette protéine pour non seulement regarder, mais activer" des neurones de mammifères, a exposé à l'AFP Daniel Choquet, chercheur CNRS à l'Institut interdisciplinaire de neurosciences à Bordeaux.

"Et ensuite, ce qui mérite encore plus le Nobel: on commence à utiliser ces outils pour soigner", souligne-t-il.

- Quelles applications ? -

L’optogénétique "offre des possibilités de cartographie du cerveau dont nous ne pouvions auparavant que rêver", a commenté Per Svenningsson, président du comité Nobel de médecine.

Elle sert par exemple à étudier les circuits neuronaux impliqués dans des pathologies comme Parkinson ou des troubles obsessionnels compulsifs.

Les travaux de Simon Schultz explorent ainsi l’optogénétique pour contrer des troubles de la mémoire. Après détection des ondulations de certaines ondes dans l’hippocampe, une stimulation lumineuse est déclenchée immédiatement pour en prolonger la durée. Prochaine étape, a-t-il précisé à l'AFP, "démontrer que nous pouvons améliorer l’apprentissage et la mémoire pour des tâches complexes".

- Quelles thérapies? -

En révélant comment certains circuits cérébraux sont perturbés, l'optogénétique a "des implications pour des troubles comme la cécité, la dépression, l'addiction, la démence", a pointé le Pr Abdel El Manira, neuroscientifique membre du Comité Nobel.

Pour des patients souffrant de rétinite pigmentaire, maladie dégénérative pouvant entraîner une cécité, plusieurs essais cliniques semblent ainsi prometteurs, a exposé à l'AFP le Pr José-Alain Sahel, fondateur de l'Institut de la Vision à Paris, centre de recherche associé à l'Inserm, à l'hôpital des Quinze-Vingts et à l'université Pierre et Marie Curie.

Dans cette maladie, les patients perdent leurs photorécepteurs, situés dans la rétine. "Avec l'optogénétique, on fait exprimer ces protéines dans des cellules de l'oeil altérées et on les rend sensibles à la lumière, en utilisant un système de projecteurs sur des lunettes", a-t-il développé.

Avec ces lunettes spéciales, les cellules rétiniennes modifiées du patient sont activées par des signaux lumineux et transmettent l’information au cortex visuel, comme de vrais photorécepteurs.

Avec l'optogénétique, "deux voies vont se développer parallèlement", a pronostiqué auprès de l'AFP Marco Tripodi, chef d'un laboratoire du King's College à Cambridge: des thérapies directes, comme sur la vision, et la recherche de "nouvelles cibles thérapeutiques pour les maladies neurologiques et psychiatriques".

"Il reste un seuil de compréhension du cerveau à franchir: ce n’est qu’une question de temps", a déclaré à l'AFP Daniel M. Davis, directeur du département des sciences de la vie à l’Imperial College.

Mais "le cerveau recèle encore d’innombrables mystères", a glissé le Pr El Manira.

R.Flueckiger--VB