La reconnexion de circuits neuronaux exige du doigté

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Par Katherine Gombay, McGill Salle de presse

Une nouvelle technique pourrait permettre de rétablir les connexions neuronales chez les personnes présentant des lésions du système nerveux central

Cet objet microscopique qui ressemble à un cheveu et se déplace à l’écran est en fait un neurone en voie d’être créé par des scientifiques. Une équipe dirigée par des chercheurs de l’Université McGill et de l’Institut neurologique de Montréal a réussi à créer, pour la première fois, de nouvelles connexions fonctionnelles entre des neurones. Rien ne distingue ces neurones artificiels des neurones qui se développent naturellement dans notre corps, si ce n’est leur croissance au-delà de 60 fois plus rapide.

« Il s’agit d’une découverte passionnante, car le système nerveux central ne se régénère pas », affirme Montserrat Lopez, boursière postdoctorale à McGill qui a consacré quatre années à la conception, au perfectionnement et à l’essai de cette nouvelle technique. « Notre découverte pourrait permettre de mettre au point de nouveaux types d’interventions chirurgicales et de traitements destinés aux personnes présentant des lésions ou des maladies du système nerveux central. »

 Légende : Des chercheurs de l’Université McGill ont réussi à créer artificiellement des neurones fonctionnels dont la croissance est au-delà de 60 fois plus rapide que celle des neurones naturels. Cette vidéo montre la création d’un circuit neuronal fonctionnel, où un segment de neurone fixé à une petite bille est lentement étiré afin d’être connecté à un autre neurone.

La reconnexion de circuits neuronaux exige du doigté

Puisque la taille d’un neurone ne représente qu’un centième environ du diamètre d’un cheveu, les chercheurs doivent recourir à des instruments très spécialisés et à de nombreuses manipulations extrêmement délicates pour créer des connexions neuronales fonctionnelles capables de transmettre les signaux électriques comme le font les neurones naturels.

Les chercheurs ont utilisé un microscope à force atomique pour attacher une minuscule bille de polystyrène (de quelques micromètres de diamètre) à un segment de neurone agissant comme transmetteur qu’ils ont ensuite étiré, comme s’ils avaient tiré sur un élastique, pour le connecter avec le segment du neurone servant de récepteur.

« Nous n’aurions jamais pu faire cette découverte si les techniciens de laboratoire n’avaient pas réalisé qu’il fallait absolument éviter les mouvements brusques ou rapides en déplaçant les neurones nouvellement créés », précise Peter Grutter, professeur de physique à McGill et auteur en chef de l’article publié la semaine dernière dans la revue scientifique Journal of Neuroscience. « Jusqu’à ce qu’on trouve la bonne façon de transporter les neurones dans l’enceinte du laboratoire, du microscope à l’incubateur où ils passent 24 heures à se développer, nous ne parvenions pas à les faire se comporter comme nous le voulions. »

​Figure 1 Mechanically pulled connection between two neurons. Left: before, right: after manipulation

Lâcher prise n’est pas toujours chose facile

Un défi encore plus grand attendait les chercheurs après qu’ils eurent réussi à créer des connexions neuronales fonctionnelles. Il leur fallait en effet trouver le moyen de détacher les nouveaux neurones de l’instrument qui avait servi à les créer sans toutefois les détruire. Les chercheurs ont finalement trouvé la bonne technique pour séparer ces deux éléments et préserver le neurone fonctionnel en relâchant les billes de polystyrène.

Bien qu’il soit maintenant possible de créer de nouvelles connexions neuronales, il reste encore beaucoup à faire.

« Les neurones que nous avons créés mesuraient un peu moins de 1 millimètre, car nous étions limités par la taille du dispositif expérimental que nous utilisions », explique la neuroscientifique Margaret Magdesian, auteure principale de l’article, qui travaillait à l’Institut neurologique de Montréal lorsque ces travaux de recherche ont été réalisés. « Cette technique pourrait éventuellement nous permettre de créer des neurones mesurant plusieurs millimètres, mais il faudra pousser la recherche plus loin afin de déterminer si ces connexions neuronales obtenues par micromanipulation diffèrent des connexions naturelles et, si c’est le cas, en quoi elles sont différentes. »

L’article « Rapid Mechanically Controlled Rewiring of Neuronal Circuits », par M. H. Magdesian et coll., a été publié dans le Journal of Neuroscience.

DOI :10.1523/JNEUROSCI.1667-15.2016

Cette étude a été financée par le Programme de subventions à la découverte du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, l’Université McGill, une allocation de recherche James McGill, le Regroupement québécois sur les

matériaux de pointe du Fonds de recherche du Québec ‒ Nature et technologies, une subvention à la formation des Instituts de recherche en santé du Canada, ainsi que par une subvention offerte dans le cadre du Programme de formation orientée vers la nouveauté, la collaboration et l’expérience en recherche (FONCER) du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada.

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