Optogénétique : connaissez-vous ?

L’optogénétique : piloter les neurones avec la lumière

L’optogénétique est une technologie récente qui permet d’activer ou de faire taire des neurones précis grâce à la lumière, avec une rapidité de l’ordre du millième de seconde. Grâce à elle, les chercheurs peuvent désormais établir des liens de cause à effet entre l’activité de certains neurones et des comportements naturels..

Merci INSERM

Comment ça marche ?

Le principe est d’équiper des neurones de petites protéines sensibles à la lumière, appelées « opsines », dont le plan de fabrication est inséré dans leur ADN. Un virus inoffensif sert de « véhicule » pour livrer ce plan génétique, et des séquences génétiques spécifiques (les promoteurs) permettent de cibler un type de neurones précis, un circuit particulier, ou même seulement les neurones qui sont actifs à un moment donné, et ce dans n’importe quelle zone du cerveau.

Les chercheurs peuvent aussi décider quand ces protéines sont produites, en utilisant certains médicaments comme « interrupteurs » (systèmes Cre-récepteur des œstrogènes ou Tet marche/arrêt).

La lumière permet ensuite de contrôler les neurones dans les deux sens, avec une grande précision temporelle : la channelrhodopsine-2 les active sous lumière bleue, tandis que l’iC++ les inhibe, toujours avec une précision d’un millième de seconde.

Des applications pour comprendre les maladies du cerveau

Sur des modèles animaux, l’optogénétique permet d’étudier les maladies neurologiques et psychiatriques, et de tester de nouvelles pistes de traitement, notamment avec des systèmes « en boucle fermée », où la lumière est déclenchée automatiquement en réponse à l’activité du cerveau. Deux exemples :

• Chez la souris, une équipe a réussi à stopper des crises d’épilepsie : dès qu’une crise est détectée, une lumière éteint les neurones concernés dans l’hippocampe.
• Une autre équipe a atténué des comportements ressemblant à la dépression, en stimulant à un rythme précis une voie reliant deux régions du cerveau.

Les limites pour une utilisation chez l’humain

Cette technique pose deux difficultés majeures : elle nécessite de modifier les gènes des cellules et d’implanter des fibres optiques dans le cerveau. Injecter un virus et placer ces fibres est une intervention lourde, difficile à justifier au regard des bénéfices attendus. Des alternatives utilisant des champs magnétiques ou des ondes radio pourraient permettre d’agir à travers le crâne, sans fibres, mais une modification génétique resterait nécessaire.

En conclusion

Malgré ces limites, l’optogénétique reste un outil très puissant pour la recherche fondamentale, notamment pour mieux comprendre les maladies liées à des dérèglements de l’activité rythmique du cerveau.