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ARCHIVÉ - Cerveau sur puce

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Un nouvel outil permettra aux scientifiques d’étudier un grand nombre de cellules vivantes plusieurs semaines ou mois à la fois. Les chercheurs pourraient examiner comment la communication évolue quand les cellules du cerveau sont malades et comment celles-ci réagissent à de futurs médicaments.

neuropuce

Des scientifiques canadiens ont créé une biopuce révolutionnaire qui promet de faciliter l’étude des maladies neurodégénératives comme celles d’Alzheimer et de Parkinson, mais aussi les cardiopathies et le cancer. Baptisé « neuropuce », ce nouvel outil est capable de détecter les signaux électriques d’un groupe de neurones (cellules cérébrales) reliés entre eux. Elle pourrait accélérer le développement de nouveaux médicaments et nous aider à mieux comprendre comment les neurones communiquent entre eux et interagissent.

Qu’est-ce qu’une biopuce?

Une biopuce est une puce électronique utilisée pour sonder des cellules ou de plus petites entités biologiques telles des fragments d’ADN ou des protéines. La puce fonctionne à la manière d’un capteur, en mesurant les réactions chimiques, un changement de couleur, l’activité électrique ou d’autres propriétés.

Voir le bas de la page pour connaître l’utilité des biopuces pour les chercheurs.

Cette technologie diffère de celle des autres biopuces, parce qu’elle « permet d’enregistrer simultanément et avec une très grande précision l’activité électrique de plusieurs cellules vivantes formant un réseau », affirme Geoff Mealing, électrophysiologiste au CNRC.

Habituellement, quand un chercheur veut mesurer l’activité électrique d’une cellule, il cultive celle-ci et utilise une sonde, ou « patch-clamp », dotée d’une tête microscopique qu’il applique à la membrane de la cellule. Une variante consiste à coller une cellule à une surface en verre percée d’un trou minuscule. La sonde mesure l’activité électrique de la cellule en entrant en contact avec la partie qu’expose l’orifice. Malheureusement, ces techniques ne permettent d’effectuer des mesures que sur une cellule à la fois.

Christophe Py inspecte une plaquette de neuropuces.

Christophe Py inspecte une plaquette de neuropuces.

La neuropuce du CNRC élargit l’approche décrite ci-dessus en réunissant plusieurs sondes sur la même puce, ce qui permet de suivre de multiples cellules dans le temps. Étudier des groupes de cellules comme les neurones « nous donnera un meilleur modèle de ce qui se passe dans le cerveau, que l’examen d’une cellule individuelle » poursuit M. Mealing.

« Une autre distinction fondamentale entre la technologie sur laquelle nous travaillons et celles disponibles sur le marché est que les cellules se multiplient directement sur la puce, et que leur survie est assez longue », explique Christophe Py, spécialiste de la physique des semi-conducteurs au CNRC. En d’autres termes, les scientifiques pourraient étudier les réseaux neuronaux typiques des personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer ou de Parkinson, par exemple, ce qui accélérerait la découverte.

L’élaboration de cette technologie a nécessité la participation d’une équipe de biologistes, d’ingénieurs, de chimistes et d’autres experts. Les obstacles à surmonter ne manquaient pas – il fallait notamment garder les cellules en vie et les faire adhérer à la puce ou réussir à mieux lire l’activité entre les cellules.

Avec le concours de l’Université de Calgary, l’équipe du CNRC a testé des prototypes de la neuropuce avec des neurones d’escargot. « L’escargot possède de plus grosses cellules que les mammifères. Il est donc plus facile de travailler avec elles », précise M. Py.

Jusqu’à présent, les chercheurs sont parvenus à cultiver des neurones sur les prototypes et ont obtenu des données préliminaires sur l’activité synaptique entre deux cellules. Ils essaient maintenant de cultiver un plus grand nombre de cellules sur la puce et envisagent de passer à d’autres types de cellules.

La neuropuce a été créée grâce à la coopération de biologistes, d’ingénieurs, de chimistes et d’autres experts du CNRC. Tanya Comas (à gauche) et Dolores Martinez (à droite).

La neuropuce a été créée grâce à la coopération de biologistes, d’ingénieurs, de chimistes et d’autres experts du CNRC. Tanya Comas (à gauche) et Dolores Martinez (à droite).

Pour l’instant, les cellules d’escargot survivent jusqu’à deux semaines sur la puce, mais l’équipe scientifique s’attend à ce qu’elles puissent le faire durant plusieurs mois. Pareille réussite nous aiderait à établir comment le comportement des neurones évolue dans le temps. Ainsi, les scientifiques verraient de quelle manière diverses substances chimiques affectent les cellules cérébrales, comment la communication change entre des cellules malades et de quelle façon les neurones réagissent à des changements environnementaux ou à des médicaments éventuels. Fin

Quelle est l’utilité des biopuces?

Les biopuces servent à tester la réaction des protéines ou des cellules quand elles sont exposées à des composés susceptibles de devenir des médicaments. On les utilise aussi pour étudier le comportement des protéines en présence d’autres substances chimiques, et davantage. Les biopuces sont couramment employées dans la recherche en médecine et en pharmacie.

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