Illustration graphique de la stimulation magnétomécanique. Crédit : Yichao Yu et Mark Lythgoe à l’UCL.
Des scientifiques de l’UCL ont mis au point une nouvelle technique qui utilise des particules magnétiques microscopiques pour activer à distance les cellules du cerveau ; les chercheurs affirment que cette découverte chez le rat pourrait potentiellement conduire au développement d’une nouvelle classe de thérapies non invasives pour les troubles neurologiques.
Publié dans Advanced Sciencela technique novatrice appelée “stimulation magnétomécanique” permet de stimuler les cellules gliales du cerveau sensibles au toucher, appelées astrocytes, à l’aide d’un dispositif magnétique à l’extérieur du corps.
Des particules magnétiques microscopiques, ou micro-aimants, sont fixées aux astrocytes et utilisées comme des interrupteurs mécaniques miniatures qui peuvent mettre les cellules en marche lorsqu’un aimant puissant est placé près de la tête.
Le co-auteur, le professeur Alexander Gourine (Centre de neurosciences cardiovasculaires et métaboliques de l’UCL) a déclaré : “Les astrocytes sont des cellules en forme d’étoile que l’on trouve dans tout le cerveau. Ils sont positionnés stratégiquement entre les vaisseaux sanguins du cerveau et les cellules nerveuses. Ces cellules fournissent aux neurones un soutien métabolique et structurel essentiel, modulent l’activité du circuit neuronal et peuvent également fonctionner comme des surveillants polyvalents du milieu cérébral, capables de détecter les conditions d’insuffisance métabolique potentielle.
“La capacité de contrôler les astrocytes du cerveau à l’aide d’un champ magnétique donne aux chercheurs un nouvel outil pour étudier la fonction de ces cellules dans la santé et la maladie, ce qui pourrait être important pour le développement futur de traitements nouveaux et efficaces pour certains troubles neurologiques communs, tels que l’épilepsie et les accidents vasculaires cérébraux.”
L’auteur principal, le professeur Mark Lythgoe (Centre d’imagerie biomédicale avancée de l’UCL) a déclaré : “Comme les astrocytes sont sensibles au toucher, les décorer avec des particules magnétiques signifie que vous pouvez donner aux cellules une petite impulsion depuis l’extérieur du corps à l’aide d’un aimant, et ainsi contrôler leur fonction. Cette capacité à contrôler à distance les astrocytes fournit un nouvel outil pour comprendre leur fonction et pourrait avoir le potentiel de traiter les troubles du cerveau.”
En développant le MMS, les scientifiques de l’UCL ont cherché à créer une technique de contrôle des cellules cérébrales plus pertinente sur le plan clinique. Cette technique contraste avec d’autres outils de recherche existants, comme l’optogénétique et la chimiogénétique, qui nécessitent l’insertion de gènes étrangers dans les cellules du cerveau, généralement à l’aide d’un virus. Cette nécessité de modification génétique a été un obstacle majeur à la traduction clinique des méthodes existantes.
Le chercheur principal, le Dr Yichao Yu (Centre d’imagerie biomédicale avancée de l’UCL), a déclaré : “Notre nouvelle technologie utilise des particules magnétiques et des aimants pour contrôler à distance et avec précision l’activité des cellules cérébrales et, ce qui est important, elle le fait sans introduire de dispositif ou de gène étranger dans le cerveau.
“Dans l’étude en laboratoire, nous avons recouvert des particules magnétiques microscopiques d’un anticorps qui leur permet de se lier spécifiquement aux astrocytes. Les particules ont ensuite été acheminées par injection dans la région cérébrale cible chez le rat.
“Un autre avantage de l’utilisation des micro-aimants est qu’ils s’illuminent sur une IRM, ce qui nous permet de suivre leur emplacement et de cibler des parties très particulières du cerveau pour obtenir un contrôle précis de la fonction cérébrale.”
Le professeur Lythgoe, qui a reçu le prix Ellison-Cliffe 2021 de la Royal Society of Medicine pour sa “contribution de la science fondamentale à l’avancement de la médecine”, a ajouté : “Nous sommes très enthousiasmés par cette technologie en raison de son potentiel clinique. Contrairement aux méthodes existantes, la MMS tire parti de la remarquable sensibilité au toucher de certaines cellules cérébrales. Par conséquent, aucune modification génétique ni implantation de dispositif n’est nécessaire. Cela fait de la MMS un candidat prometteur en tant que thérapie alternative, moins invasive, par rapport aux techniques de stimulation cérébrale profonde actuellement utilisées qui nécessitent l’insertion d’électrodes dans le cerveau.”
Référence : “Remote and Selective Control of Astrocytes by Magnetomechanical Stimulation” par Yichao Yu, Christopher Payne, Nephtali Marina, Alla Korsak, Paul Southern, Ana García-Prieto, Isabel N. Christie, Rebecca R. Baker, Elizabeth M. C. Fisher, Jack A. Wells, Tammy L. Kalber, Quentin A. Pankhurst, Alexander V. Gourine et Mark F. Lythgoe, 19 décembre 2021, Science avancée.
DOI : 10.1002/advs.202104194
