RÉSEAUX DE NEURONES (biologie)
L’optogénétique permet de voir fonctionner un réseau de neurones
Expérience d’optogénétique en neurobiologie
Encyclopædia Universalis France
Une nouvelle technique, l’optogénétique, permet d’étudier certains circuits de neurones chez l’animal intact, libre de ses mouvements, par exemple chez la souris ou le singe. Cette technique est fondée sur la possibilité de modifier génétiquement par transfection par un vecteur viral des neurones appartenant à une classe précise dont on sait qu’elle participe à un certain réseau de neurones. On peut faire exprimer spécifiquement dans cette classe de neurones un canal ionique sensible à la lumière, ce qui permet d’exciter ces neurones situés dans la zone transfectée par illumination locale à l’aide d’une fibre optique placée dans cette zone.
Parmi les premières études de ce genre, un article de la revue Nature de 2009 étudie les neurones du générateur central de patron de la nage de l’alevin du poisson-zèbre dans un organisme entier sans dissection. Les auteurs ont voulu savoir si les activités rythmiques étaient non seulement contrôlées, comme chez la lamproie, par des neurones glutamatergiques du tronc, ou si les neurones dits de Kolmer-Agduhr, identifiés sur une base seulement anatomique, internes à la moelle et dont la fonction n’était toujours pas claire, pouvaient également avoir ce rôle. Ces neurones de la moelle épinière présents également chez les mammifères ont la particularité d’être en contact avec le liquide céphalorachidien. La technique optogénétique a été utilisée pour montrer que l’excitation spécifique de ces neurones engendre un battement régulier de la queue et une nage lente. Inversement, l’activité de ces neurones a été supprimée par un autre type de transfection qui a réduit les activités rythmiques spontanées, montrant ainsi un lien étroit entre l’activité des neurones de Kolmer-Agduhr, celle du patron générateur de commande et la nage du poisson.
Une autre étude de la même année dans la revue Science s’est proposé de préciser les éléments déterminants du réseau de neurones impliqué dans le traitement par stimulation cérébrale profonde de la maladie de Parkinson, sur un modèle murin de la maladie. Les auteurs ont démontré sur l’animal que l’effet thérapeutique de la stimulation à haute fréquence des noyaux subthalamiques pouvait être reproduit par excitation optogénétique des voies afférentes à ce noyau, avec des arguments permettant d’impliquer entre autres les axones des neurones de la couche V du cortex moteur, alors que cette question était largement débattue et qu’on pouvait croire que l’effet de la stimulation passait uniquement par une excitation directe des neurones intrinsèques au noyau ou même par celle des cellules gliales environnantes, tant la stimulation par électrode insérée est peu précise et non contrôlable chez l’homme.
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Écrit par
- Jean-Gaël BARBARA : neuroscientifique, directeur de recherche CNRS
Classification
Médias
Circuits neuraux tirés du chapitre sur la volonté de Principles of Psychology de William James
Encyclopædia Universalis France
Anatomie fonctionnelle de la moelle épinière, J. Dejerine
Jules Déjerine/ Masson, 1914/ coll. Jean-Gaël Barbara
Expérience d’optogénétique en neurobiologie
Encyclopædia Universalis France
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