- L’étude du cerveau est difficile et implique souvent des techniques invasives, telles que l’utilisation d’une sonde, pour obtenir des informations sur la signalisation électrique.
- Cela signifie que notre compréhension du fonctionnement exact de la signalisation cérébrale est limitée, ce qui a des implications pour la science fondamentale et la recherche médicale.
- Une équipe de recherche a découvert un moyen d’injecter un gel contenant une enzyme dans le cerveau du poisson zèbre, ce qui déclenche une réaction qui le transforme en électrode.
- Cela peut être utilisé pour mesurer la signalisation électrique des cellules dans le cerveau, ce qui pourrait avoir d’autres applications cliniques et de recherche à l’avenir.
Étudier le cerveau est notoirement difficile. L’échantillonner chez une personne vivante est presque impossible, sonder qu’il est invasif et faire passer des médicaments
L’une des percées les plus importantes en biologie au cours de la dernière décennie a été d’exploiter la capacité d’influencer les cellules souches, qu’elles soient embryonnaires ou humaines, pour former des types de cellules particuliers.
Les chercheurs les ont cultivés pour former des modèles de mini-organes ou des organoïdes.
Les organoïdes se sont avérés particulièrement utiles pour étudier le cerveau et les différents types de cellules dont sont constitués le cerveau et le système nerveux.
Par exemple, l’une des premières utilisations des organoïdes a été de développer un modèle du cerveau d’une personne en utilisant des cellules souches adultes pluripotentes induites de sa peau.
Sommaire
Un domaine de recherche émergent
Un domaine de recherche actuel vise à voir si les modèles recréent les structures qui se développent naturellement. Jusqu’à présent, les chercheurs ont créé des organoïdes cérébraux qui démontrent
En plus de ce domaine d’étude, des travaux sont également menés pour étudier les cellules cérébrales in vitro ou dans une boîte de Pétri, à l’aide de cellules souches pluripotentes induites, afin de mieux comprendre le fonctionnement des cellules cérébrales ou des neurones.
L’année dernière, un débat a été lancé lorsque des scientifiques de l’University College London au Royaume-Uni et de la start-up Cortical Labs ont annoncé avoir développé DishBrain, qui intègre des cellules cérébrales sur des dispositifs informatiques à l’aide de plusieurs électrodes.
Ils ont utilisé cet appareil pour « enseigner » aux neurones comment jouer au jeu vidéo Pong, et ont publié les résultats dans
Ce domaine de recherche émergent, connu sous le nom de « bioélectronique », peut également nous donner un aperçu du fonctionnement des cellules cérébrales. Les cellules cérébrales et nerveuses fonctionnent en transmettant l’activité électrique et en les utilisant pour la signalisation cellulaire, ainsi que la signalisation utilisant la signalisation cellulaire chimique utilisée par d’autres cellules.
En étant capable de fusionner l’électronique avec les cellules nerveuses, nous pouvons mesurer la signalisation cellulaire d’une manière moins invasive que ce qui est actuellement requis lors de l’utilisation d’une sonde cérébrale pour mesurer l’activité électrique, par exemple.
Les techniques moins invasives peuvent non seulement être plus éthiques, mais elles peuvent également produire des résultats plus fiables, car il y a moins de risques d’interférence de la technique invasive elle-même.
Du gel à l’électrode
L’un des plus grands défis auxquels sont confrontés ceux qui tentent de fusionner l’électronique et les tissus vivants est de rendre la structure compatible : l’une est animale et l’autre est minérale, après tout.
La plupart des avancées récentes dans ce domaine se font sur des structures en silicone, ou sur des films spécialement conçus dans une boîte de Pétri, mais ceux-ci sont difficilement fusionnables avec les tissus vivants.
Récemment, un groupe de scientifiques basés en Suède a créé un gel injectable qui subit une polymérisation – une sorte de réticulation – qui lui permet d’agir comme une électrode et de transporter des signaux électriques.
Le processus a été démontré dans des cerveaux et des sangsues de poisson zèbre, et les résultats de la recherche décrits dans un article publié dans la revue Science.
Dans l’article, les chercheurs décrivent comment ils ont créé un « gel cocktail injectable » contenant une enzyme qui déclenche une cascade de signalisation qui conduit à la polymérisation, ou à la liaison, d’autres molécules du « cocktail » en présence de lactate, qui se produit naturellement dans le corps et dans le système nerveux central.
La liaison des molécules qui se produit leur permet de conduire des signaux électriques, ce qui signifie que le gel forme une électrode lorsqu’il est en contact avec des produits chimiques qui existent naturellement dans le cerveau.
Une étude de « preuve de concept »
Les chercheurs ont testé la résistance de l’électrode qui avait été formée aux environnements difficiles, ainsi que sa biocompatibilité et n’ont trouvé aucun effet négatif sur le poisson zèbre, a déclaré l’auteur principal, le Dr Xenofon Strakosas, ingénieur de recherche principal au Laboratoire d’électronique organique de l’Université de Linköping, Norrköping, Suède dans une interview avec Nouvelles médicales aujourd’hui.
Les expériences étaient une preuve de concept, a-t-il expliqué :
« La semaine prochaine, nous aurons des collaborations avec des modèles animaux plus avancés comme des souris et des rats, etc. Au début, nous avons optimisé ces processus chez le poisson zèbre et les sangsues pour en déduire une modélisation animale pour prouver que cela peut être biocompatible [and] n’interférera pas avec le type fonctionnel normal des modèles.
« Par exemple, chez le poisson zèbre, nous n’avons constaté aucun effet secondaire. C’était donc la preuve de concept. Et maintenant, nous nous dirigeons vers différentes applications », a noté le Dr Strakosas.
Applications potentielles
L’électrode formée dans le cerveau par le gel pourrait être attachée à des appareils qui enregistrent la signalisation électrique, faisant la lumière sur la façon dont ces cellules se signalent entre elles.
Bien que le gel n’ait pas été testé sur le tissu cardiaque, il pourrait avoir certaines applications dans l’étude de la signalisation électrique dans le cœur, a expliqué le Dr Strakosas.
Le Dr Brett Kagan, directeur scientifique de Cortical Labs, à l’origine de la découverte de DishBrain rapportée l’année dernière, qui n’était pas impliqué dans la recherche actuelle, a déclaré MNT dans un e-mail :
« Il s’agit d’un pas en avant passionnant dans l’interface avec le cerveau vivant et d’autres tissus électriquement actifs à des fins de recherche, avec des preuves pour être en mesure d’étudier des régions moins accessibles moins invasives que ce qui est généralement fait. »
« Bien que beaucoup plus de travail soit encore nécessaire même pour que cela soit couramment mis en œuvre dans la recherche animale, il est possible que cela puisse même fournir une base pour de futurs développements qui pourraient un jour conduire à des applications plus complexes de cette approche même chez l’homme », a déclaré le Dr. ajouta Kagan.
