Un nouveau capteur protéique révolutionnaire permet d'observer les signaux entrants du cerveau en temps réel

Des chercheurs issus de l'Institut Allen et du Campus de recherche Janelia du HHMI viennent de franchir une étape majeure dans l'étude de l'activité cérébrale. Ils ont mis au point une protéine spécialisée capable d'enregistrer avec précision les signaux chimiques entrants provenant des neurones. Cet indicateur moléculaire du glutamate, baptisé iGluSnFR4, est conçu pour capturer avec une finesse inégalée la libération de glutamate, le neurotransmetteur excitateur prédominant dans le système nerveux central. Les conclusions de ces travaux passionnants ont récemment été rendues publiques dans la revue scientifique Nature Methods, fruit de la collaboration au sein de l'équipe du projet GENIE.

La caractéristique essentielle de ce nouvel outil réside dans sa sensibilité exceptionnelle. Il est désormais possible de détecter le glutamate avec une résolution équivalente à celle d'une seule vésicule synaptique. En d'autres termes, il enregistre la libération de quantités infimes, de véritables paquets moléculaires, du neurotransmetteur. Le Docteur Kaspar Podgorski, chercheur principal à l'Institut Allen, et le Docteur Jeremy Hasseman, du Campus de recherche Janelia, sont les auteurs principaux de cette recherche fondamentale. Le Docteur Podgorski a souligné que, jusqu'à présent, les scientifiques se limitaient à suivre les impulsions électriques sortantes, ce qui limitait considérablement notre compréhension des mécanismes cérébraux profonds.

Ce nouvel instrument vient combler une lacune critique. Il permet désormais de surveiller directement la manière dont les neurones reçoivent l'information. Cette capacité est absolument vitale pour décrypter les schémas d'entrée qui sont à la base de la formation de la mémoire et des fonctions cognitives supérieures. C'est un changement de paradigme, nous faisant passer de l'observation des conséquences à la mesure des causes immédiates de la communication neuronale.

Le capteur iGluSnFR4 se décline en deux versions distinctes pour s'adapter aux besoins expérimentaux. Nous avons d'une part l'iGluSnFR4f, caractérisé par une désactivation rapide, idéal pour suivre les dynamiques synaptiques les plus fugaces. D'autre part, l'iGluSnFR4s, avec une désactivation plus lente, est mieux adapté pour quantifier l'activité de vastes ensembles de synapses. Le processus de création a nécessité l'analyse de plus d'un millier de variantes protéiques. Les tests ont été menés en utilisant la microscopie à deux photons sur diverses régions cérébrales, notamment le cortex visuel de souris.

Cette avancée ouvre des horizons prometteurs pour la recherche sur les affections neurodégénératives et les troubles psychiatriques. En effet, une signalisation glutamatergique anormale est intrinsèquement liée à des pathologies telles que la maladie d'Alzheimer, la schizophrénie, l'autisme et l'épilepsie. Une surveillance plus fine de ces signaux pourrait accélérer l'identification des causes premières et le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques. Cela offre également aux entreprises pharmaceutiques la possibilité de tester l'impact de composés expérimentaux sur l'activité synaptique en temps réel, une aubaine pour la pharmacologie.

Fidèle aux principes de la science ouverte, le capteur iGluSnFR4 est mis à disposition de la communauté scientifique via le dépôt à but non lucratif Addgene. Cette démarche garantit son adoption rapide dans les méthodologies de pointe, y compris l'électrophysiologie basée sur les neuroprobes. En rendant cet outil accessible, les chercheurs facilitent une exploration plus large et plus rapide des mystères du cerveau, espérant ainsi débloquer de nouvelles pistes pour traiter des maladies complexes.