Ces minuscules capteurs capables ici de suivre la dopamine dans le cerveau pendant plus d'un an seront précieux pour surveiller les patients atteints de la maladie de Parkinson et d'autres maladies neurologiques. C’est une « invention » d’une équipe du Massachusetts Institute of Technology (MIT) et une prouesse, car ces capteurs peuvent rester plusieurs mois en place. Surveiller les niveaux de dopamine pourrait aider les médecins à délivrer la stimulation ou le traitement de manière plus sélective, et uniquement lorsque cela est nécessaire.
La dopamine, une molécule de signalisation utilisée dans l’ensemble du cerveau, joue un rôle majeur dans la régulation de notre humeur et dans le contrôle des mouvements. De nombreux troubles, dont la maladie de Parkinson, la dépression et la schizophrénie, sont liés à des carences en dopamine. En concevant ce nouveau moyen de mesurer la dopamine dans le cerveau pendant plus d'un an, les chercheurs espèrent bien aussi, au-delà de l’opportunité de mieux évaluer la réponse aux traitements, en apprendre davantage sur le rôle de la dopamine dans les cerveaux sains et malades. « Jusque-là, il était impossible de suivre l’évolution de ses niveaux, en particulier avec l’évolution clinique des conditions médicales associées », explique Ann Graybiel, professeur au MIT et membre de l'Institut McGovern pour la recherche sur le cerveau.
Suivre la dopamine sur le long terme : La dopamine est l'un des nombreux neurotransmetteurs que les neurones du cerveau utilisent pour communiquer entre eux. Les systèmes traditionnels de mesure des électrodes en dopamine-carbone d'un diamètre d'environ 100 microns ne peuvent être utilisés de manière fiable qu'une journée environ car ils induisent des tissus cicatriciels qui interfèrent avec la capacité des électrodes à interagir avec la dopamine. La durée de suivi était donc bien le vrai défi de l'équipe du MIT. L’équipe a conçu ces minuscules capteurs d’environ 10 microns de diamètre et a pu implanter jusqu'à 16 d'entre eux pour mesurer les niveaux de dopamine dans différentes parties du striatum de patients. L’objectif principal était bien de faire fonctionner les capteurs sur une longue période de temps tout en « récupérant » des données quotidiennes sur les niveaux de dopamine. Le défi était d’éviter toute réaction immunitaire, afin d’éviter le tissu cicatriciel qui interfère avec la précision des lectures.
Ces minuscules capteurs s’avèrent pratiquement invisibles pour le système immunitaire, même sur de longues périodes. Après l'implantation des capteurs, les populations de microglies (cellules immunitaires qui réagissent aux dommages à court terme) et les astrocytes, qui réagissent sur de plus longues périodes, s’avèrent inchangées et similaires que celle de tissus cérébraux non implantés. La démonstration est effectuée chez l’animal, à raison de 3 à 5 capteurs par animal, d’une profondeur d’environ 5 millimètres, dans le striatum. Des lectures ont été relevées chaque semaine, après avoir stimulé la libération de dopamine du tronc cérébral, qui se rend au striatum. C'est la première preuve de concept de capteurs pouvant fonctionner pendant plus de quelques mois.
Une application évidente : la surveillance de la maladie de Parkinson : S'ils sont développés pour une utilisation chez l'Homme, ces capteurs pourront être utiles pour surveiller les patients atteints de la maladie de Parkinson, en particulier ceux qui reçoivent une stimulation cérébrale profonde. Ce traitement consiste à implanter une électrode qui délivre des impulsions électriques dans une structure profonde du cerveau. L'utilisation d'un capteur pour surveiller les niveaux de dopamine pourrait aider les médecins à délivrer la stimulation de manière plus sélective, uniquement lorsque cela est nécessaire. Ensuite, d’autres capteurs pourraient être développés pour mesurer d'autres neurotransmetteurs critiques dans le cerveau.
Source: Communications Biology 12 September 2018 Cellular-scale probes enable stable chronic subsecond monitoring of dopamine neurochemicals in a rodent model
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