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30 Mai, 2022

Une « peinture fluorescente pour capteurs » éclaire les principaux marqueurs de la maladie de Parkinson

Une « peinture fluorescente pour capteurs » éclaire les principaux marqueurs de la maladie de Parkinson

Une nouvelle étude a démontré comment la sécrétion de dopamine pourrait être surveillée à l’aide de nouveaux capteurs afin de suivre la maladie de Parkinson.

S’attaquer à la pénurie de dopamine qui caractérise la maladie de Parkinson est un objectif clé des traitements anciens et nouveaux, mais le suivi des niveaux du neurotransmetteur qui résulte de ces interventions peut être une entreprise délicate. Les scientifiques ont mis au point un nouvel outil prometteur pour cette tâche, décrit comme une « peinture nanocapteur fluorescente », qui brille de mille feux en présence de dopamine pour révéler ses concentrations et sa diffusion dans le cerveau.

Le déclin de la production de dopamine observé dans la maladie de Parkinson est lié à l’apparition de symptômes moteurs tels que des tremblements et un mauvais équilibre. Bien qu’il n’existe pas de traitement complet de la maladie, les traitements peuvent ralentir ce processus et améliorer la qualité de vie des patients. Il s’agit notamment du médicament lévodopa, qui aide le cerveau à produire davantage de dopamine, et de la stimulation cérébrale profonde, qui est utilisée depuis des décennies pour améliorer les symptômes physiques.

Une méthode précise de mesure de la dopamine offrirait aux médecins un nouveau moyen puissant de contrôler l’efficacité de ces traitements et leur permettrait d’affiner leurs approches pour améliorer les résultats des patients. Cela est possible en utilisant des électrodes pour mesurer l’activité chimique dans le cerveau, et en 2017 une équipe du MIT a produit un nouveau réseau pour le suivi à long terme de la dopamine à travers les régions du cerveau en temps réel. D’autres systèmes d’électrodes ont continué à améliorer la précision de cette technique dans les années qui ont suivi.

Une équipe de recherche dirigée par des scientifiques de l’université allemande de la Ruhr à Bochum a poursuivi une approche alternative, cherchant à offrir une nouvelle résolution spatiale et temporelle pour les lectures de dopamine. La technique repose sur des nanotubes de carbone ultrafins, environ 10 000 fois plus fins qu’un cheveu humain. Les scientifiques ont apporté quelques modifications qui ont doté ces minuscules tubes de nouvelles capacités, leur permettant de se lier à la dopamine et de briller plus ou moins fort en fonction de sa concentration.

« Nous avons systématiquement modifié cette propriété en liant diverses courtes séquences d’acide nucléique aux nanotubes de carbone de telle sorte qu’ils changent de fluorescence lorsqu’ils entrent en contact avec des molécules définies », explique Sebastian Kruss, auteur de l’étude. « Nous avons immédiatement réalisé que de tels capteurs seraient intéressants pour la neurobiologie ».

Les scientifiques ont ensuite cherché à tester le potentiel des capteurs dans un réseau neuronal fonctionnel, pour lequel ils ont développé des conditions de culture cellulaire en laboratoire. Enduisant les cellules nerveuses d’une couche très fine de leur « peinture fluorescente pour nanocapteurs de dopamine », les chercheurs ont pu détecter la sécrétion du neurotransmetteur avec une résolution spatiale et temporelle élevée qui, selon eux, n’était pas possible auparavant. Un algorithme d’apprentissage automatique spécialement conçu a également permis aux capteurs de révéler pour la première fois les points chauds de libération de dopamine le long des structures neuronales.

« Ils apportent un nouvel éclairage sur la plasticité et la régulation des signaux de dopamine », déclare Sofia Eizarova, auteur de l’étude. « À long terme, elles pourraient également faciliter les progrès dans le traitement de maladies telles que la maladie de Parkinson. »

Les résultats de ces premières investigations indiquent que les nouveaux capteurs peuvent servir d’outil pour étudier la machinerie moléculaire et cellulaire derrière la sécrétion de dopamine. Les scientifiques imaginent d’adapter la technologie à d’autres usages, en la réglant éventuellement pour qu’elle éclaire les molécules de signalisation qui révèlent les agents pathogènes, par exemple.

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2202842119

https://news.rub.de/english/press-releases/2022-05-27-physical-chemistry-novel-sensors-enable-precise-measurement-dopamine