Un procédé lumineux peut aider à mieux comprendre les maladies cérébrales

Des chercheurs dirigent avec de la lumière le transport au sein des cellules nerveuses

Les biologistes cellulaires de l'Université d'Utrecht et de FOM (Foundation for fundamental research On Matter) ont réussi à déplacer sélectivement des parties d'une cellule nerveuse d’un endroit à l’autre au sein même de cette cellule. Ils peuvent ainsi examiner le rôle précis de la position d'un élément dans le fonctionnement de la cellule. Ceci est important pour comprendre le développement des maladies du cerveau comme Alzheimer ou la SLA. Les conclusions des chercheurs ont été publiées le 7 janvier 2015 dans « Nature ».

La technique mise au point est intéressante pour la recherche cellulaire en général, mais en particulier pour les 100 milliards de cellules nerveuses qui nous permettent de penser, sentir, nous déplacer et observer. Contrairement aux autres cellules, les cellules nerveuses endommagées ne sont généralement pas remplacées par des neuves. La croissance et la réparation des cellules endommagées sont donc essentielles pour un système nerveux sain. Dans les maladies comme Alzheimer et la SLA, quelque chose dysfonctionne dans ces processus, notamment parce que le transport est perturbé. Le Dr. Lukas Kapitein de l'Université d'Utrecht, directeur de la recherche, déclare : « Grâce à notre technologie, nous pouvons maintenant examiner si l’amélioration du transport peut contribuer à la réparation des dommages. Il y a cinq ans, je n'aurais jamais osé rêver que nous pourrions déjà étudier cela si précisément. »

Diriger de façon sélective et locale
Des éléments spécialisés sont nécessaires au bon fonctionnement des cellules, tels que les mitochondries qui fournissent l'énergie. Dr Kapitein explique : « Nous avions beaucoup d’indications que la position correcte de ces éléments est essentielle au bon fonctionnement d'une cellule. Cependant, jusqu'à présent, il était impossible de déplacer, d’une façon sélective, un élément précis d’une cellule à un certain endroit ou à l’en faire partir. Grâce à notre technologie, c'est maintenant pour la première fois possible de diriger le système de transport dans une cellule de façon sélective et locale. »

Lumière Laser bleue
Les biologistes cellulaires d’Utrecht contrôlent avec de la lumière bleue laser les éléments qu'ils veulent examiner. Dans la partie de la cellule éclairée par la lumière laser, ces éléments se lient d’eux-mêmes a des ‘protéines motrices’. Ces moteurs moléculaires peuvent se déplacer le long des cellules et ainsi assurer le transport de ces éléments. Chaque type de protéine motrice a sa propre destination. Par couplage et découplage local à la bonne protéine motrice, les éléments peuvent être transportés jusqu’à l'endroit souhaité afin de les y examiner.

Croissance contrôlée
Dans l’article de « Nature », les biologistes cellulaires d’Utrecht montrent les effets de la position d'un type spécifique de vésicules de transport sur la croissance de l'axone. Un axone est un prolongement d'une cellule nerveuse qui envoie des signaux et peut avoir jusqu’à un mètre de long. À l'extrémité d'un axone il y a un cône de croissance. Selon Dr. Kapitein : « En faisant varier la position des vésicules, nous avons démontré, pour la première fois, que leur présence dans le cône de croissance contribue à la croissance de l'axone. S’ils se trouvent à un autre endroit de l'axone, cela n’engendre pas de croissance. »

Publication
Optogenetic control of organelle transport and positioning
Petra van Bergeijk, Max Adrian, Casper C. Hoogenraad, Lukas C. Kapitein
Nature 7 januari 2015, doi 10.1038/nature14128