La combinaison de deux techniques révolutionnaires pour restaurer la fonction musculaire après la perte des neurones moteurs .

 Ce projet , sélectionné en 2010, futuriste qui vise à remplacer le neurone moteur déficient sélectionné  n’est plus un rêve de chercheur mais bien une réalité qui vient d’être publié dans l’une des meilleures revues scientifiques : Science

Il est basé sur l’utilisation de cellules souches combinée avec l’optogénétique (définition à la fin de l’article) 

Deux équipes de chercheurs travaillent sur ce projet Barney Bryson dans l’équipe du Professeur Linda Greensmith, University College London

Carolina Barcellos Machado dans l’équipe du Professeur Ivo Lieberam, Kings College London

Ils ont réussis un double challenge :

• La réinnervation d’un muscle par des cellules de motoneurones transplantées
• La manipulation génétique de ces cellules transplantées pour qu’elles soient sensibles à la lumière bleue et  qu’elles induisent en cas de stimulation la contraction du muscle réinnervé.

Les neurones moteurs dérivés de cellules souches embryonnaires sont transplantés au niveau  d’un nerf sciatique lésé.  Après 35 jours, les axones des motoneurones transplantés  poussent vers les muscles dans le membre postérieur  et les réinnervent.

Image de neurones moteurs dérivé de cellules souches embryonnaires transplantés dans le nerf sciatique ; en rouge : le marquage des neurones moteurs fonctionnels, en vert la protéine ChR2 qui permet le contrôle optogénétique c’est-à-dire l’activation des neurones par la lumière bleue.

Une fois le muscle réinnervé,  le nerf dans la région de mi-cuisse est exposé à une source lumineuse bleue utilisée pour « optogénétiquement » activer les neurones moteurs transplantés.

Cette activation lumineuse induit des contractions musculaires parfaitement contrôlées.

Ce schéma illustre l’utilisation de cette combinaison

Cette approche a le potentiel pour surmonter l’atrophie et la paralysie progressive des muscles squelettiques mais dans un premier temps, les chercheurs poursuivent leur recherche au niveau du muscle du diaphragme. Leur objectif étant d’utiliser un dispositif implantable, stimulateur optique au niveau du diaphragme.Maintenir la fonction du muscle diaphragme dans la SLA est vital  puisque la perte de fonction de ce muscle respiratoire est la principale cause de décès.

Dans un nouveau projet sélectionné en 2014,  les chercheurs veulent poursuivre leur expérimentation pour développer un dispositif implantable permettant une stimulation lumineuse chronique. L’objectif étant comme le montre le schéma de réussir à faire contracter le muscle du diaphragme ce qui permettra aux malades de respirer.

Ce projet très ambitieux est également soutenu par la Motor Neuron Disease Association, Royaume Uni dans le cadre d’un cofinancement.

L’optogénétique permet de modifier le génome de cellules cibles pour les rendre sensibles à la lumière. Dans les années 2000, une famille de protéines sensibles à la lumière, les channelrhodopsines (ChR), a été découverte. Ces protéines sont des canaux ioniques situés dans la membrane cellulaire. Leur ouverture est actionnée par un stimulus lumineux. L’une d’elle ChR2 est activée par la lumière bleue. En 2005, une nouvelle étape est franchie par une équipe allemande qui va réussi à insérer le gène codant pour la ChR dans le génome de neurones de mouche, en utilisant un lentivirus comme vecteur (rétrovirus désactivé). Les neurones « infectés » par ce virus expriment  la channelrhodopsine 2 à leur surface et deviennent  photosensibles : l’exposition des neurones modifiés à la lumière bleue provoque une entrée d’ions sodium, ce qui modifie leur polarité et donc  leur fonctionnement. Depuis 2005, plusieurs expériences de modification de l’activité des neurones par la lumière ont été menées.