Un commutateur synaptique contrôlé par la lumière testé chez la souris

La lumière bleue peut interrompre la communication au niveau de certaines synapses, puis permettre son rétablissement. Des chercheurs dirigés par Ji Won Um, de DGIST, en collaboration avec l’équipe d’Alice Ting à l’Université Stanford, ont développé LATeNT, un outil moléculaire qui bloque temporairement la transmission des signaux entre les neurones et rétablit une signalisation normale en environ 24 heures après le retrait de la lumière.

Le commutateur combine une protéine sensible à la lumière et une neurotoxine tétanique. Exposé à une lumière bleue d’une longueur d’onde précise, LATeNT découpe VAMP2, une protéine nécessaire à la libération des neurotransmetteurs — les messages chimiques que les neurones utilisent pour communiquer. Lorsque la lumière est retirée, la neurotransmission revient naturellement à son état initial. Cette réversibilité répond à une limite de l’optogénétique conventionnelle, qui a principalement permis de contrôler l’activité électrique d’un neurone plutôt que de supprimer l’activité d’une synapse donnée pendant une période prolongée, puis de la rétablir complètement.

Sur un modèle murin, l’équipe a utilisé LATeNT pour réduire temporairement au silence les signaux de certains neurones inhibiteurs de l’hippocampe, une région impliquée dans la mémoire et les émotions. Les expériences ont montré que ces neurones contribuent à des circuits cérébraux associés aux comportements liés à l’anxiété. LATeNT a produit une inhibition plus forte et plus durable que les outils optogénétiques conventionnels utilisés à titre de comparaison.

La même plateforme a également été appliquée à des cellules β pancréatiques, où la lumière a servi à réguler la sécrétion d’insuline. Cela élargit sa valeur immédiate pour la recherche au-delà des circuits neuronaux : les auteurs estiment que LATeNT pourrait contribuer à l’étude des troubles métaboliques et immunitaires, ainsi qu’au développement de circuits génétiques de biologie synthétique. Les travaux ont été publiés dans Nature Methods.

Qu’est-ce que cela change en pratique ? Les chercheurs disposent d’un moyen réversible de tester le rôle d’une connexion synaptique particulière, plutôt que de mettre hors service un neurone entier et de modifier durablement son activité normale. Le résultat reste toutefois une plateforme de recherche en laboratoire, testée sur des neurones en culture, des cellules pancréatiques et des souris — et non une thérapie destinée à l’humain ; les futures associations proposées avec des systèmes d’administration génique ou de contrôle par médicaments restent hypothétiques.