Des chercheurs de l'Université de Linköping ont développé un nouveau type de pipette qui peut fournir des ions aux neurones individuels sans affecter le milieu extracellulaire sensible. Le contrôle de la concentration de différents ions peut fournir des informations importantes sur la façon dont les glaces cérébrales individuelles sont affectées et comment les cellules fonctionnent ensemble. La pipette pourrait également être utilisée pour les traitements. Leur étude a été publiée dans la revue Small.
À long terme, cette technologie pourrait être utilisée pour traiter les maladies neurologiques telles que l'épilepsie avec une précision extrêmement élevée. «
Daniel Simon, professeur à l'Université de Linköping, Liu
Le cerveau humain se compose d'environ 85 à 100 milliards de neurones. Il a également à peu près la même quantité de cellules cérébrales qui soutiennent la fonction des neurones avec, par exemple, la nutrition, l'oxygène et la guérison. Ces cellules sont appelées cellules gliales et peuvent être divisées en de nombreux sous-groupes. Entre les cellules, il y a un espace rempli de liquide appelé milieu extracellulaire.
La différence entre le milieu à l'intérieur des cellules et cet extérieur est importante pour la fonction cellulaire et un aspect important est le transport de différents types d'ions entre les deux milieux. Par exemple, les neurones sont activés lorsque la concentration d'ions potassium change.
Il est connu qu'un changement dans tout le milieu extracellulaire affecte l'activité des neurones et donc l'activité cérébrale. Cependant, il n'a pas été connu jusqu'à présent comment les changements locaux de la concentration en ions affectent les neurones individuels et les cellules gliales.
Les tentatives précédentes pour changer le milieu extracellulaire ont principalement impliqué le pompage sous une forme de liquide. Mais cela signifie que l'équilibre biochimique délicat est perturbé, ce qui rend difficile de savoir s'il s'agit des substances du fluide, de la pression modifiée ou du fluide extracellulaire tourbillonnant qui mène à l'activité.
Pour contourner le problème, les chercheurs du laboratoire d'électronique organique, LOE, chez Liu, ont développé une micropipette ne mesurant que 2 micromètres (m) de diamètre. À titre de comparaison, les cheveux humains mesurent 50 et un neurone d'environ 10 micromètres de diamètre.
En utilisant cette dite micropipette iontonique, les chercheurs ne peuvent ajouter que des ions, tels que le potassium et le sodium, au milieu extracellulaire pour voir comment cela affecte les neurones. Les cellules gliales, en particulier l'astrocyte, l'activité est également mesurée.
« Les cellules gliales sont les cellules qui composent l'autre – chimique – la moitié du cerveau, que nous ne savons pas grand-chose car il n'y a eu aucun moyen d'activer avec précision ces cellules, car elles ne répondent pas à la stimulation électrique. Mais les neurones et les cellules gliales peuvent être stimulées chimiquement », explique Theresia Arbring Sjöström, professeur adjoint à LOE.
Les expériences ont été menées sur des tranches de tissu cérébral de l'hippocampe de la souris.
« Les neurones n'ont pas répondu aussi rapidement au changement de concentration en ions que nous l'avions d'abord prévu. Cependant, les astrocytes ont répondu directement et très dynamiquement. Ce n'est que lorsque ceux-ci étaient » saturés « étaient les cellules nerveuses activées.
Un peu simplifié, vous pouvez dire que la pipette est fabriquée en chauffant un tube en verre et en le tirant au point de rupture. Cela produit une pointe très mince et effilée. Ce type de micropipette est généralement utilisé dans les neurosciences pour créer et mesurer l'activité électrique dans le cerveau. La micropipette iontronique des chercheurs de Liu a une astuce remplie d'une membrane d'échange d'ions spécialement adaptée, ce qui permet de créer une activité par des moyens chimiques. En dehors de cela, il semble identique à la micropipette traditionnelle et est contrôlé de la même manière.
« L'avantage est que des dizaines de milliers de personnes dans le monde connaissent cet outil et savent comment le gérer. J'espère que cela le rendra plus utile », explique Daniel Simon.
L'étape suivante consiste à continuer d'étudier la signalisation chimique dans les tissus cérébraux sains et malades à l'aide de la micropipette. Les chercheurs veulent également développer la prestation de médicaments médicaux et étudier son effet sur des maladies neurologiques telles que l'épilepsie.
