L’optogénétique, quand la lumière prend les commandes du cerveau

Depuis une dizaine d’années, le développement de l’optogénétique a bouleversé les neurosciences. En rendant les neurones sensibles à la lumière, ce nouvel outil permet d’intervenir sur le cerveau et le système nerveux. Contrôle des souvenirs, du goût, de la soif… Les domaines d’application et leurs limites sont présentées dans ce nouveau billet du blog «Aux frontières du cerveau».

Le cerveau est probablement l’organe le plus complexe du corps humain. C’est un immense réseau formé de près de 100 milliards de neurones interconnectés, distribués dans différentes aires cérébrales et classés en différents sous-types selon le neurotransmetteur qu’ils libèrent en réponse à une stimulation. Une mauvaise communication neuronale est à l’origine de troubles neuropsychiatriques comme la schizophrénie et l’autisme. Etudier comment l’information est transmise dans les réseaux de neurones est donc primordial pour mieux comprendre le fonctionnement du cerveau en conditions physiologiques et pathologiques.

Pour cela, il est essentiel de pouvoir contrôler spécifiquement les différents types cellulaires qui composent les réseaux de neurones. Ceci a été rendu possible il y a maintenant un peu plus de dix ans par le développement de l’optogénétique, véritable révolution technologique dans le domaine des neurosciences. Cette technique consiste à modifier génétiquement des neurones afin qu’ils deviennent sensibles à la lumière grâce à l’expression d’une protéine : l’opsine.

En 2002, Georg Nagel, Ernst Bamberg et Peter Hegemann identifient la channelrhodopsineune protéine photosensible issue d’une algue verte appelée Chlamydomonas reinhardtii. Chez ce micro-organisme unicellulaire, la channelrhodopsine est nécessaire à la phototaxie, processus par lequel certains organismes se dirigent dans l’espace par rapport à la lumière présente dans l’environnement, par exemple pour favoriser la photosynthèse. En 2003, ces mêmes chercheurs découvrent et caractérisent la channelrhodopsine-2, qui est aujourd’hui la protéine la plus utilisée pour les approches d’optogénétique.

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