‎Magnétogénétique: La Protéine Génétiquement Modifiée ‘Magneto’ Contrôle à Distance le cerveau et le Comportement Humain‎.

  Pour mettre en contexte cet article: je fait un lien avec le changement de l´illumination urbaine, qui est devenue une illumination à base de LEDs, pour nous dis-t-on, réduire la consommation électrique. Tient, justement, les leds, c´est ce qu´utilise le LIFI, la technologie qui utilise la lumière pour transmettre des données et destinée à remplacer le WIFI. Dans la fiche wikipédia en anglais, traduite par mes soins et disponibles sur ce blog, on nous parle d´optogénétique, une technologie à mettre en relation avec la chemogénétique et la magnétogénétique, dont le but avoué est le contrôle des neurones… Voir les articles suivants sur ce même blog, à mettre en relation avec cet article, et qui tous traitent de la magnétogénétique:

La Magnétogénétique (Traduction de la Fiche Wikipédia en Anglais)

‎Un Vaccin Covid aux Nanoparticules de Ferritine, Plus Puissant contre les Variants de Covid-19

‎La Magnétogénétique: une Technologie pour Activer les Neurones à Distance et le Métal Contenu dans les Vaccins…‎

   Des chercheurs américains ont mis au point une nouvelle méthode pour contrôler les circuits cérébraux associés à des comportements animaux complexes, en utilisant le génie génétique afin de créer une protéine magnétisée qui active à distance des groupes spécifiques de cellules nerveuses.‎

‎   Comprendre comment le cerveau génère un comportement est l’un des objectifs ultimes des neurosciences, et l’une des questions les plus difficiles que celle-ci à a résoudre. Ces dernières années, les chercheurs ont mis au point un certain nombre de méthodes qui permettent de contrôler à distance des groupes spécifiques de neurones et de sonder le fonctionnement des circuits neuronaux.‎

‎  Le plus puissant d’entre eux est une méthode appelée ‎‎optogénétique‎‎, qui permet aux chercheurs d’activer ou de désactiver les populations de neurones apparentés sur une échelle de temps de milliseconde en milliseconde au moyen de lasers à lumière pulsées. Une autre méthode récemment développée, appelée ‎‎chemogénétique,‎ ‎utilise des protéines modifiées qui sont activées par des médicaments de ‎‎synthèse‎‎ et peuvent cibler des types de cellules spécifiques.‎

‎   Bien que puissantes, les deux méthodes présentent des inconvénients. L’optogénétique est invasive, car elle nécessite l’insertion de fibres optiques qui émettent des impulsions lumineuses dans le cerveau, et en outre, l’étendue dans laquelle la lumière pénètre dans le tissu cérébral dense est très limitée. Les approches chemogénétiques l’emportent sur ces deux limites, mais induisent généralement des réactions biochimiques qui prennent plusieurs secondes pour activer les cellules nerveuses.‎

‎   La nouvelle technique, développée dans le laboratoire ‎‎d’Ali Güler‎‎ à l’Université de Virginie à Charlottesville, et ‎‎décrite‎‎ dans une publication en ligne antérieure dans la revue Nature Neuroscience, est non invasive, mais peut activer les neurones rapidement et de manière réversible.‎

‎   Plusieurs études antérieures ont montré que les protéines des cellules nerveuses qui sont activées par la chaleur et la pression mécanique peuvent être génétiquement modifiées pour être ‎‎sensibles aux ondes radio‎‎ et aux ‎‎champs magnétiques‎‎ en les reliant à une protéine qui stocke le fer appelée ferritine, ou à des particules paramagnétiques inorganiques. Ces méthodes représentent une avancée majeure – elles ont déjà été utilisées, par exemple, pour ‎‎réguler la glycémie chez la souris‎‎- mais impliquent plusieurs composants qui doivent être introduits séparément.‎

‎   La nouvelle technique est basée sur ces travaux antérieurs et sur une protéine appelée TRPV4, qui est ‎‎sensible à la fois à la température‎‎ et aux forces ‎‎d’étirement.‎‎ Ces stimulis ouvrent leur pore central, permettant au courant électrique de circuler à travers la membrane cellulaire; cela évoque des impulsions nerveuses qui se propagent à travers la moelle épinière, puis jusqu’au cerveau.‎

‎   Güler et ses collègues ont estimé que le moment magnétique (ou les forces de rotation) pourrait activer le TRPV4 en tirant sur son pore central, alors ils ont utilisé le génie génétique pour fusionner la protéine avec la région paramagnétique de la ferritine, ainsi que de courtes séquences d’ADN qui indiquent aux cellules de transporter des protéines à la membrane des cellules nerveuses et de les y insérer.‎

‎   Lorsqu’elles ont introduit cette construction génétique dans des cellules rénales embryonnaires humaines qui poussaient dans des boîtes de Pétri, les cellules ont synthétisé la protéine « Magneto » et l’ont insérée dans leur membrane. L’application d’un champ magnétique a activé la protéine TRPV1 modifiée, comme en témoignent les augmentations transitoires de la concentration d’ions calcium dans les cellules, qui ont été détectées par microscopie de fluorescence.‎

‎   Les chercheurs ont ensuite inséré la séquence d’ADN de Magneto dans le génome d’un virus, ainsi que le gène qui code la protéine verte fluorescente et les séquences d’ADN régulatrices qui provoquent l’expression de la construction dans les types de neurones spécifiés. Ils ont ensuite injecté le virus dans le cerveau des souris, ciblant le cortex entorhinel, et disséqué le cerveau des animaux pour identifier les cellules qui émettaient de la fluorescence verte. En utilisant des microélectrodes, ils ont ensuite démontré que l’application d’un champ magnétique aux coupures du cerveau activait Magneto pour que les cellules produisent des impulsions nerveuses.‎

‎   Pour déterminer si le Magneto peut être utilisé pour manipuler l’activité neuronale chez les animaux vivants, ils l’ont injecté dans des larves de poissons zèbres, le dirigeant vers les neurones du tronc et de la queue qui contrôlent normalement une réponse d’évacuation. Ils ont ensuite placé les larves de poissons zèbres dans un aquarium spécialement conçu pour l’aimant et ont constaté que l’exposition à un champ magnétique induisait des mouvements d’enroulement semblables à ceux de la réponse d’échappement. (Cette expérience a impliqué un total de neuf larves de poissons zèbres, et l’analyse ultérieure a révélé que chaque larve contenait environ 5 neurones exprimant Magneto).‎

‎Les chercheurs lisent et écrivent l’activité cérébrale avec la lumière‎

‎   Une équipe de neuroscientifiques de l’University College de Londres a mis au point une nouvelle façon d’enregistrer et de manipuler simultanément l’activité de plusieurs cellules du cerveau d’animaux vivants par des impulsions lumineuses.‎

‎  La technique, décrite aujourd’hui dans la revue Nature Methods, combine deux neurotechnologies de pointe. Cela pourrait permettre aux chercheurs de se passer des microélectrodes encombrants qu’ils ont traditionnellement utilisé pour sonder l’activité neuronale et interroger le fonctionnement du cerveau au niveau cellulaire en temps réel et dans des détails sans précédent.‎

‎   L’une d’entre elles est l’optogénétique. Il s’agit de créer des souris génétiquement modifiées qui expriment des protéines d’algues appelées canalrodopsines dans des groupes spécifiques de neurones. Cela rend les cellules sensibles à la lumière, permettant aux chercheurs d’activer ou de désactiver les cellules, en fonction de la protéine canalrodopsine qu’ils expriment et la longueur d’onde de la lumière utilisée.Cela peut être fait sur une échelle de temps d’une milliseconde à une milliseconde, en utilisant des laser à lumière pulsées envoyées au cerveau des animaux via une fibre optique.‎

‎   L’autre est l’image du calcium. Les signaux de calcium sont essentiels à presque tous les aspects de la fonction neuronale, et les cellules nerveuses montrent une augmentation soudaine de la concentration d’ions calcium lorsqu’elles commencent à émettre des impulsions nerveuses. En utilisant des colorants émettant une fluorescence verte en réponse à une augmentation de la concentration de calcium, combinée à une microscopie à deux photons, les chercheurs peuvent détecter cette signature pour déterminer quelles cellules sont activées. Ils peuvent ainsi « lire » efficacement l’activité de populations cellulaires entières dans des tranches de tissu cérébral ou dans des cerveaux vivants.‎

‎   Les colorants sensibles au calcium sont injectables, il est donc difficile de les cibler avec précision. Plus récemment, des chercheurs ont mis au point des capteurs de calcium génétiquement codés pour surmonter cette limitation. Les souris peuvent être génétiquement modifiées pour exprimer ces protéines sensibles au calcium dans des groupes spécifiques de cellules; Comme les colorants précédents, ils sont également fluorescents en réponse à l’augmentation de la concentration d’ions calcium dans les cellules qui les expriment.‎

‎   Dans une dernière expérience, les chercheurs ont injecté Magneto dans le striatage de souris qui se comportent librement, une structure cérébrale profonde contenant des neurones producteurs de dopamine impliqués dans la récompense et la motivation, puis placé les animaux dans un appareil divisé en sections magnétisées et non magnétisées … Les souris exprimant Magneto passaient beaucoup plus de temps dans les zones magnétisées que les souris non sensibilisées, parce que l’activation de la protéine causait la libération de dopamine par les neurones striatals qui l’exprimaient, de sorte que les souris se trouvaient dans ces zones gratifiantes. Cela montre que Magneto peut contrôler à distance l’activation des neurones dans le cerveau et contrôler des comportements complexes.‎

‎Steve Ramirez,‎‎ neuroscientifique à l’Université de Harvard, utilise l’optogénétique pour ‎‎manipuler les souvenirs‎‎ dans le cerveau de la souris.‎

‎    « Les tentatives précédentes [d’utiliser des aimants pour contrôler l’activité neuronale] nécessitaient plusieurs composants pour que le système fonctionne : injecter des particules magnétiques, injecter un virus qui exprime un canal sensible à la chaleur, [ou] fixer la tête de l’animal pour qu’une bobine induise des changements dans le magnétisme », explique-t-il. « Le problème avec un système composé de plusieurs éléments, c’est qu’il y a beaucoup de place pour que chaque pièce tombe en panne. »‎

‎   Ce système est un virus unique et élégant qui peut être injecté n’importe où dans le cerveau, ce qui le rend techniquement plus facile et moins susceptible de déplacer les cloches et les sifflets », ajoute-t-il, « et son équipement comportemental a été intelligemment conçu pour contenir des aimants, le cas échéant, afin que les animaux puissent se déplacer librement.‎

‎   La « magnétogénétique » est donc un ajout important à la boîte à outils des neuroscientifiques, qui continuera sans aucun doute à se développer, et fournira aux chercheurs de nouvelles méthodes pour étudier le développement et la fonction du cerveau.‎

‎Référence:‎
_{‎Wheeler, MA et coll. (2016). Contrôle magnétique du système nerveux génétiquement dirigé. Nat. Neurosci ., DOI: 10.1038 / nn.4265 ‎‎https://www.theguardian.com/science/neurophilosophy//dec/22/researchers-read-and-write-brain-activity-with-light‎}

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