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  • Optogénétique : le contrôle du cerveau par la lumière

    Posté le 20 mars 2010

    Qu’est-ce que l’on obtient lorsque l’on combine des micro-organismes et de la fibre optique ? De vrais souris et rats télécommandés. Karl Deisseroth et son équipe de l’Université de Stanford ont fait de sérieux progrès dans la découverte de la façon dont le cerveau fonctionne grâce à l’optogénétique. Les gènes de certaines algues et archées sont assemblés par la technique de « gene splicing » (ou épissage des gènes) aux neuronnes des rongeurs, les faisant réagir à la lumière.

    Une lumière bleue « allume » les neuronnes. Une lumière jaune « éteint » les neurones. Un câble en fibre optique est connecté sur une souris ou un rat vivant avec les gènes épissés permettant aux scientifiques d’exposer différents neurones à différentes lumières. Le résultat est étonnant. Stimuler l’hémisphère droit d’une souris la fait tourner en rond vers la gauche.



    Bien sûr, les applications de l’optogénétique vont bien au-dela de faire tourner les souris en rond. Deisseroth est capable de cibler différents types de neurones, pas seulement des hémisphères du cerveau. Comme il l’explique dans la vidéo suivante lors d’une présentation à Stanford, un tel ciblage permet de mieux connaitre les mécanismes neurologiques à l’origine de conditions psychologiques telles que la dépression (14:55). En ciblant l’hypothalamus, les scientifiques sont même capables de créer des besoins et désirs basaux chez les animaux (13:30). Deisseroth donne aussi un regard en profondeur sur les mécanismes qui permettent le contrôle photonique du cerveau (5:30) et comment la narcolepsie est déclenchée par des stimuli chez les animaux et les humains (11:30)

    Les neurones génétiquement modifiés des rongeurs contiennent des protéines d’algues et d’archées qui ont été introduites par un virus. En appairant ces protéines avec les récepteurs présents dans la cellule, Deisseroth a créé un outil optique génétiquement encodé appelé un optoXR. Ces outils permettent un contrôle dans le cerveau avec une grande résolution spatiale et temporelle (tel que publié dans Nature en 2009). Deisseroth peut contrôler individuellement chaque voie de signalisation dans les neurones sur une échelle de temps de quelques dizaines de millisecondes.

    Selon Technology Review, le Deisseroth Lab a utilisé ce contrôle des voies de signalisation pour induire un comportement de type dépendance à la drogue sur des souris : les animaux étaient autorisés à se déplacer librement dans une zone puis on leur envoyait des impulsions dans le cerveau lorsqu’elles se situaient dans une zone désignées comme « Chambre du plaisir ». Les souris ont finalement appris à passer la plupart de leur temps dans cette pièce.

    Comme Deisseroth l’explique dans cette vidéo, cela peut être assez effrayant. Pour l’instant son groupe travaille sur des modèles de compréhension de la dépression et d’autres maladies mentales pour pouvoir améliorer leur traitement. Finalement, l’optogénétique pourrait faire apparaitre des technologies qui pourraient être utilisées pour affecter la psychologie humaine directement par le cerveau. Que se passe-t-il quand la manipulation génétique et les appareils électroniques miniaturisés nous permettent de cibler directement des parties de notre cerveau et de les simuler à volonté ? Que se passe-t-il si nous comprenons comment simuler l’hypothalamus et rendre n’importe qui affamé, ou en colère ou excité ? Il existe déjà des implants qui ont pour but de traiter l’épilepsie ou de connecter des neurones moteurs à des ordinateurs. L’idée de mettre un appareil dans nos têtes pour réguler nos émotions n’est pas complètement impossible. Heureusement il faudra des années de recherche avant d’être confronté à la nécessité de répondre à ces questions.

    Le Deisseroth Lab n’est pas la seule équipe dans le domaine de l’optogénétique. Le MIT Media Lab a récemment publié dans Nature pour décrire ses propres techniques de manipulation du cerveau de rongeurs vivants.

    Via Singularity Hub

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