Activer ou désactiver certaines cellules, c’est possible. Des chercheurs sont parvenus à stimuler des protéines dans le cerveau à l’aide d’impulsions lumineuses. Un espoir pour certaines maladies neurologiques.

Et s’il était possible de contrôler l’activité du cerveau ? C’est le principe de l’optogénétique, développée depuis plusieurs dizaines d’années. Elle consiste à insérer, dans la membrane des neurones, des protéines qui ne s’activent qu’en présence de lumière. Cela a permis dans un premier temps d’observer comment l’électricité circule dans le cerveau. Une équipe de l’Ecole de médecine de Stanford (Californie, Etats-Unis), décrit ce 24 avril dans Science une méthode novatrice, qui active ou désactive certaines cellules du cerveau.

Ouvrir un « canal » dans la cellule

Pour le moment, l’optogénétique se concentre sur des modèles animaux. Comme dans une thérapie génique, les chercheurs injectent des protéines capables de réagir à une stimulation lumineuse, les opsines. Les neurones qui les reçoivent les assimilent, et finissent par en produire d’eux-mêmes au niveau de leur membrane. Lorsqu’une stimulation lumineuse est envoyée dans le cerveau, via une fibre optique insérée sur la zone d’examen, les opsines s’activent.

L’équipe de Stanford est parvenue à agir sur les cellules, via les protéines, en les stimulant ou en les inhibant. « C’est quelque chose que nous, et les autres chercheurs de ce domaine, avons tenté de faire depuis très longtemps », explique l’auteur principal de l’étude, le Pr Karl Deisseroth. Selon le type d’impulsion lumineuse, il est possible d’envoyer un flux d’ions positifs (stimulateurs) ou négatifs (inhibiteurs). Grâce à elles, les chercheurs contrôlent le comportement des cellules.

Concrètement, la lumière stimulante pousse les opsines à ouvrir un canal dans la membrane des cellules. Le type de protéines utilisé est légèrement modifié, de manière à rester actif même en l’absence de lumière. Cela permet d’envoyer de la lumière de l’extérieur du cerveau, sans implanter de fibre optique. La lumière inhibitrice, elle, ne fonctionnait qu’en présence de lumière : le canal se refermait en son absence. Les chercheurs de Stanford sont parvenus à le maintenir ouvert en modifiant l’action des cellules : un canal chargé positivement s’ouvre et attire les ions négatifs.

Vers un traitement des troubles neurologiques

L’optogénétique permet pour le moment d’observer comment fonctionne le cerveau, plus particulièrement comment les messages électriques se transmettent. Activer ou désactiver certains neurones est donc l’occasion d’appréhender quels rôles ils jouent, notamment dans les émotions. Mais à l’avenir, une telle technique pourrait devenir un traitement, souligne le Dr Merab Kokaia, de l’hôpital universitaire de Lund (Suède), qui a pris part à l’étude. « Ces outils pourraient être bien plus utiles dans des études comportementales chez l’animal, mais elles pourraient aussi devenir une alternative thérapeutique effective pour des troubles neurologiques que les médicaments ne soignent pas – comme certaines formes d’épilepsie sévère ou d’autres troubles d’hyperexcitabilité », s’enthousiasme ce chercheur.

La méthode a déjà permis de mieux comprendre le fonctionnement de la maladie de Parkinson en 2009. Si elle est érigée au stade de traitement, elle pourrait aller jusqu’à stimuler des liaisons neuronales endommagées par ce type de dégénérescence.