OPTOGÉNÉTIQUE : La protéine capable d’activer le neurone

C'est un nouvel outil fabuleux en optogénétique qui nous est décrit par ces scientifiques du Moscow Institute of Physics and Technology : cette protéine appelée NsXeR, qui appartient à la classe des xénorhodopsines, une fois exposée à la lumière est capable d'activer des neurones, individuellement, c'est-à-dire de les induire à émettre un signal au cerveau. Des travaux présentés dans la revue science Advances qui font bien évidemment considérablement avancer l'optogénétique ou cette association de l'optique et de la génétique permettant de cibler des zones très précises.

La technique va en effet permettre d'exercer un contrôle individuel sur certaines cellules musculaires et neuronales dans les tissus vivants, notamment du système nerveux. Les manipulations optogénétiques sont en effet si précises qu'elles permettent de contrôler les neurones individuels en activant ou désactivant certaines voies de transfert d'informations. Des méthodes similaires sont également utilisées pour inverser partiellement la perte de vision et d'audition ou pour contrôler les contractions musculaires. Les principaux outils de l'optogénétique sont des protéines sensibles à la lumière intentionnellement insérées dans des cellules particulières. Après l'insertion, la protéine s'attache à la surface de la cellule et déplace les ions à travers la membrane lors de l'exposition à la lumière. Ainsi, dans une cellule neuronale modifiée, une impulsion de lumière soigneusement choisie peut activer un signal neuronal ou, au contraire, supprimer tous les signaux- en fonction de la protéine utilisée. En activant les signaux de neurones individuels, il devient ainsi possible d'imiter le fonctionnement de certaines zones du cerveau et, dans les cellules musculaires, d'induire un effet de tension ou de relâchement.

Ce nouvel outil optogénétique va plus loin : une protéine, NsXeR (de la classe des xénorhodopsines) une fois exposé va pouvoir induire cet effet mais au niveau du neurone individuel, l'entrainant à adresser un signal au système nerveux. Outre les applications possibles dans la recherche sur le système nerveux, ces xénorhodopsines peuvent également prendre en charge le contrôle des cellules musculaires. Pour activer ces cellules, il est préférable que le transport d'ions calcium soit bloqué, car des altérations de la concentration ionique peuvent les affecter. La protéine découverte contribue à contourner la translocation de calcium incontrôlée source d'effets indésirables : la protéine est sélective et ne pompe que les protons dans la cellule. En raison de cette sélectivité, il présente un avantage considérable par rapport aux autres techniques notamment une réduction considérable des effets secondaires possibles.

Si le processus de fonctionnement de la protéine n'est pas encore totalement compris, elle est d'ores et déjà considérée comme une avancée très prometteuse dans le domaine de l'optogénétique.

Équipe de rédaction Santélog