Qu'est-ce que l'optogénétique?

L'optogénétique est le contrôle de l'action cellulaire en utilisant une combinaison de techniques génétiques et optiques.Cette méthode a commencé avec la découverte de biochimiques qui produisent des réponses cellulaires lorsqu'elles sont exposées à la lumière.En isolant les gènes qui codent pour ces protéines, les scientifiques les utilisent pour stimuler les réponses légères dans d'autres cellules vivantes.Les connaissances acquises par l'optogénétique offrent aux chercheurs un aperçu de divers processus pathologiques.

Dans les années 1970, les scientifiques ont découvert que certains organismes produisent des protéines qui contrôlent les charges électriques qui traversent normalement les membranes cellulaires.Ces protéines ont provoqué une intertaction entre les cellules lorsqu'elles sont exposées à certaines longueurs d'onde de lumière.Ces protéines, communément appelées protéines G, sont codées par un groupe de gènes appelés opsines.Pendant ce temps, les chercheurs ont découvert que les bactériorhodopsines répondent au feu vert.D'autres recherches ont découvert d'autres membres de la famille Opsine, notamment Channelrhodopsine et Halorhodopsine.

Pendant la décennie 2000 à 2010, les neuroscientifiques ont constaté qu'il est possible d'extraire les gènes d'opsine et de les insérer dans d'autres cellules vivantes, qui acquièrent la même photosensibilité.L'une des méthodes initialement utilisées consistait à éliminer les gènes de l'opsine, à les combiner avec un virus bénin et à les insérer dans des neurones vivants dans une boîte de Pétri.Lorsque les cellules injectées ont été exposées à des impulsions de feu vert, les neurones ont répondu en ouvrant les canaux ioniques.Avec les canaux ouverts, les cellules ont reçu un afflux d'ions qui ont provoqué un flux de courant électrique, initiant la communication avec un autre neurone.Les scientifiques ont découvert que d'autres protéines G réagissent à différentes couleurs lumineuses, inhibant ou améliorant les canaux ioniques calciques et la libération d'épinéphrine.

La recherche a finalement progressé de l'application d'optogénétique à un petit groupe de cellules vivantes à l'utilisation de sujets de mammifères vivants.En introduisant les gènes d'opsine dans le cerveau des souris, les cellules ont commencé à produire les protéines G.Avec ces protéines G et ces fibres optiques, les scientifiques ont pu contrôler le taux de tir des neurones.Ils ont également développé une méthode de conversion d'une petite fibre optique en une électrode pour fournir une lecture électrique de l'activité cellulaire.Cet interfaçage cérébral permet aux chercheurs d'évaluer et de réguler des groupes spécifiques de cellules partout dans le cerveau.

En combinant l'imagerie par résonance magnétique (IRM) et l'optogénétique, les chercheurs sont capables de cartographier les activités neuronales et les voies dans le cerveau.En explorant les subtilités de la fonction neurologique, les médecins acquièrent une meilleure compréhension de ce qui constitue une activité cérébrale normale et anormale.Contrairement aux médicaments et à l'électrothérapie, l'optogénétique permet la régulation de cellules et de voies spécifiques.Les connaissances et la technologie obtenues à partir de l'optogénétique permet également de contrôler la fonction des cellules cardiaques, des lymphocytes et de l'insuline sécrétant les cellules pancréatiques.