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Les approches non envahissantes de neuromodulation peuvent éviter la chirurgie invasive en patients de Parkinson

De l'optogenetics au sonogenetics au magnetognetics, les scientifiques autour du monde vérifient des techniques neuves pour traiter la maladie de Parkinson sans besoin de chirurgie invasive.

Il ne reste aucune demande de règlement qui peut renverser les effets de la maladie de Parkinson, une condition prévue pour affecter 10 millions de personnes mondiaux. À mesure que l'espérance de vie augmente, le nombre de gens souffrant de cette maladie est réglé pour monter à l'avenir, effectuant au besoin de traitement efficace une priorité.

Les médecins prescrivent le médicament oral pour alléger les sympt40mes principaux et, pour quelques patients, pour employer la stimulation profonde de cerveau. Les électrodes stimulent les endroits affectés et détendent les réactions induites par la maladie telle que le tremblement ou la rigidité.

Cependant, cette technique présente des défis importants parce que les chirurgiens doivent percer un trou dans le crâne pour implanter les électrodes. Mais ce qui si nous pourrions régler les neurones sans besoin de cette procédure invasive et chère ?

C'est la question que quelques scientifiques se sont demandés il y a quelques décennies, ouvrant les trappes à ce qui sont connus en tant que techniques non envahissantes de neuromodulation. Bien que manipuler des neurones sans les toucher ait été considéré comme la science-fiction, cette méthode a gagné beaucoup de popularité, et plusieurs groupes de mondial de chercheurs sauté sur la vérifier pour une grande variété de conditions, y compris la maladie de Parkinson.

En 2004, une de ces techniques, nommée optogenetics, a été décrite pour la première fois, révolutionnant l'inducteur de la neurologie. Elle se compose modifier génétiquement les cellules du cerveau pour exprimer des protéines sensibles à la lumière, signifiant que l'activité des aneuron peut être réglée utilisant des pulsations lumineuses. Jusqu'à l'année dernière, cette procédure était encore considérée invasive, comme obtenant les pouls de la lumière à l'intérieur du cerveau pour régler les implants exigés par cellules.

Cependant, ceci a changé en octobre dernier quand un groupe de chercheurs de rapporté d'Université de Stanford avec succès ayant développé une version sans implant de la technique, rendant l'optogenetics profond de cerveau sans chirurgie possible dans les souris.

Après les principes de l'optogenetics, sonogeneticswas appelés d'une technique neuve proposés en 2015.

Nous avons découvert un ensemble neuf de protéines, qui ne sont pas normalement exprimées en cellules que nous essayons de régler. Et la chose spéciale au sujet de ces protéines est qu'elles sont sensibles à l'ultrason. En livrant ces protéines aux cellules affectées, elles deviennent sensibles à l'ultrason, » il dit. « Vous n'avez besoin d'aucune chirurgie, vous collez votre transducteur sur le crâne, et vous fournissez le theultrasound pour régler les cellules. »

Sreekanth Chalasani, professeur agrégé, institut de Salk pour des études biologiques, USA

Sonogenetics d'abord décrit de Chalasani. Sans compter que le fait que la chirurgie n'est pas nécessaire, un des principaux avantages de cette technique est sa sécurité, comme Chalasani précise. Le « ultrason est les ondes sonores avec des fréquences plus élevées que quels êtres humains peuvent entendre.

Il est sûr, non envahissant, et nous avons beaucoup d'expérience avec elle. Pendant des décennies, nous avions employé l'ultrason aux bébés d'image, et pour détendre la douleur, » il explique. D'ailleurs, l'ultrason passe par la peau et l'os. Pour cette raison, « le transducteur qui produit l'ultrason peut être en dehors de du fuselage et les structures d'objectif qui sont profondes dans le cerveau, comme est prié d'alléger des sympt40mes de la maladie de Parkinson, » ajoute toujours Chalasani.

Bien que beaucoup ait été accompli depuis 2015, quelques questions demeurent non résolues. D'une part, les scientifiques doivent trouver une voie fiable d'introduire la lumière et les protéines ultrason-sensibles au corps humain. « À l'heure actuelle, nous n'avons pas une voie de livrer des gènes à l'des objectifs spécifiques dans l'esprit humain, » dit Chalasani.

« Nous avons besoin d'une voie d'exprimer une protéine juste en cellules désirées, et pas n'importe où ailleurs. » D'autre part, la technologie du transducteur doit également être encore développée. « Nous voulons quelque chose qui est minuscule, mais qui produit assez d'énergie pour passer par le crâne sans chauffer le cerveau, » Chalasani explique. « Nous développons une classe neuve du transducteur qui n'entraîne aucun chauffage et, en même temps, ne produit pas assez d'énergie pour régler les cellules ».

Autre qu'employer la lumière et l'ultrason, les scientifiques ont également découvert qu'ils pourraient utiliser des aimants pour régler le comportement des cellules. Ils ont nommé cet approachmagnetogenetics. Le projet ouvert Magneuron de FET d'UE, qui a commencé en 2016, a recherché à employer la technique pour avancer l'un peu plus de traitement de remontage de cellules.

Le principe est simple : pour remonter a endommagé des neurones dans le cerveau avec des neufs sains produits dans le laboratoire. Mais le traitement relève un défi important donné la complexité de l'esprit humain.

« Dans la régénération de cerveau, nous avons un problème quand il s'agit de système nerveux central. Vous mettez les neurones dans le cerveau et ils ne savent pas où aller après greffe. En outre, la connectivité entre les neurones n'est pas remise, » explique Rolf Heumann, chef de la neurochimie moléculaire de groupe à l'université la Ruhr Bochum, dans l'Allemagne, et un des participants au projet de Magneuron.

Pour surmonter ce défi, le consortium interdisciplinaire a eu l'idée de précharger des neurones dans le laboratoire avec les nanoparticles magnétiques de sorte que, une fois implanté dans le cerveau, les scientifiques puissent régler le sens dans lequel les neurones se développent à l'aide des aimants.

Une des principales différences concernant les deux techniques expliquées avant que soit que, dans ce cas, les neurones des patients n'ont pas besoin d'être génétiquement modifiés. « Avec les méthodes que nous employons, nous essayez d'éviter la manipulation génétique, » Heumann explique. « Nous employons les nanoparticles qui ont des protéines responsables de diriger l'accroissement du neurone fixé à elles. Ces protéines sont effectuées dans les bactéries, épurées et fixées aux nanoparticles. Par conséquent, ce n'est pas une méthode génétique primaire sur le patient, » Heumann précise.

Les chercheurs ont réalisé les étapes variées. « Nous avons décrit comment traiter les nanoparticles purs et gripper les protéines à eux. En outre, nous avons trouvé une voie d'entrer les nanoparticles dans les cellules vivantes et les manipuler une fois à l'intérieur, » explique Raudzus Fabian, un professeur adjoint à l'université de Kyoto, au Japon, qui a également travaillées sur le projet.

Un des accomplissements les plus significatifs était de trouver une voie de charger les nanoparticles dans beaucoup de cellules en même temps. « L'idée est que nous nous appliquons une certaine pression aux cellules de sorte que nous puissions pousser une quantité plus élevée de nanoparticles dans eux, » dit un docteur SebastiAn Neumann, de l'université la Ruhr Bochum, en Allemagne, et un participant différent au projet de Magneuron. « Et ce serait une approche importante à l'avenir quand il s'agit de demande de règlement des patients ».

Bien que le projet ait fini en 2019, certains des membres continuent à travailler dans ce domaine, se concentrant principalement sur trouver un gradient magnétique stable pour régler les nanoparticles, évaluant les effets des nanoparticles à long terme, et déménageant des études in vitro en cellules aux organoids.

Les scientifiques sont toujours loin d'optogenetics, de sonogenetics et de magnetogenetics de contrôle dans les cliniques, mais les approches de neuromodulation alimentent des grandes espérances : elles promettent non seulement d'éviter la chirurgie invasive, mais également remettent en service les neurones endommagés et renversent les effets de beaucoup de troubles neurodegenerative.

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