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10 découvertes 2016

[9] Tricoter les neurones

Neurologie
Par Marc-André Sabourin - 02/01/2017
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Photo: Margaret Magdesian, par Christine Muschi
Oubliez les médicaments! Pour reconnecter un neurone, il suffit
de l’attraper, puis de l’étirer.


«Il en revient à la science du futur de changer, si possible, cette dure réalité. » Voilà le défi que Santiago Ramón y Cajal lançait en 1928 à la communauté scientifique. Père de la neuroscience, il venait de découvrir l’incapacité des neurones à se régénérer. Près de 90 ans plus tard, Margaret Magdesian et Peter Grütter, de l’Université McGill ont partiellement remporté ce vieux pari en trouvant une technique pour reconnecter des neurones de rats.

Obsédée par la réparation des nerfs, mais lassée par l’approche médicamenteuse – longue, coûteuse et rarement concluante –, la neuroscientifique Margaret Magdesian a cherché des outils pour manipuler directement la matière grise. « Les connexions neuronales sont à l’échelle nanométrique, observe-t-elle, alors je me suis tournée vers les nanotechnologies. » Son attention s’est arrêtée sur Peter Grütter, professeur de physique à l’Université McGill, et son microscope à force atomique.

Cet appareil permet d’observer, de mesurer et, surtout, de manipuler des objets nanométriques, qu’il s’agisse d’un électron ou d’un axone – ce prolongement du neurone qui transporte le signal électrique vers les autres neurones. « Pour les physiciens, un neurone, c’est juste un ballon avec un fil, rigole Peter Grütter. Alors on a tiré sur le fil pour voir ce qui se passerait. »

Ce n’est pas qu’une image. À l’aide du microscope à force atomique, ils ont placé une bille de polymère de quelques micromètres de diamètre en contact avec un neurone de rat dans une boîte de Petri, puis attendu 30 minutes afin qu’une connexion se forme avec ce corps étranger. Ensuite, ils ont tiré sur la bille à raison de 20 micromètres par minute – environ 833 fois plus lentement qu’un escargot.

À la surprise de tous, le « fil » s’est étiré, étiré, étiré, « jusqu’à ce qu’il frappe la paroi de la boîte de Petri », raconte Margaret Magdesian. La distance maximale parcourue pour le moment est de 0,84 mm, un véritable pas de géant à l’échelle nanométrique. Et la limite ne vient pas du neurone, mais du microscope, soulignent les chercheurs.

Un long neurone relié à rien n’a toutefois pas grande utilité. L’équipe a donc tenté de connecter des cellules ensemble à l’aide de la même technique à de multiples reprises, en vain. Chaque fois, les liens se formaient sous le microscope mais, après un bref séjour en incubateur, les connexions disparaissaient.

C’est un technicien qui a trouvé l’origine du problème. Lorsque la boîte de Petri était déplacée, les billes de polymère bougeaient dans tous les sens et brisaient les liens entre les neurones. « Un vrai séisme ! » dit la neuroscientifique. La solution s’est avérée toute simple : être plus délicat lors du transport. La procédure complète est parue en janvier 2016 dans The Journal of Neuroscience.

À partir de ce moment, les connexions sont non seulement demeurées visibles après l’incubation, mais elles étaient aussi fonctionnelles. Des neurones coupés ont même été rebranchés, et leur capacité à transmettre de l’information est en cours d’étude.
« Les applications possibles sont énormes , s’enthousiasme Peter Grütter. Réparer les nerfs sectionnés, retarder le développement de la maladie d’Alzheimer, mieux comprendre l’autisme... » Le physicien rêve même d’un circuit composé de neurones pour le domaine de l’intelligence artificielle. « Mais on est à des années de tout ça », tempère Margaret Magdesian.

 
Ont aussi participé à la découverte : G. Monserratt Lopez-Ayon, Megumi Mori et Yoichi Miyahara (Université McGill), Dominic Boudreau, Christopher J. Barrett et Yves De Koninck (Université Laval), Alexis Goulet-Hanssens (Université de Montréal), Ricardo Sanz et Alyson E. Fournier (Institut neurologique de Montréal).


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