Une cellule nerveuse artificielle prometteuse pour lutter contre les maladies neurodégénératives

Une cellule nerveuse artificielle prometteuse pour lutter contre les maladies neurodégénératives

Une minuscule puce de silicium pourrait offrir de nouvelles perspectives de traitement pour les lésions de la moelle épinière et les maladies neurodégénératives type Alzheimer. Dans un article publié dans la revue Nature Communications, des chercheurs de l’université de Bath au Royaume-Uni détaillent comment leur puce, dont le fonctionnement est « presque identique » à celui des cellules nerveuses biologiques, pourrait être utilisée dans des dispositifs bioélectroniques et des implants.

Les cellules nerveuses, nos neurones, sont présentes dans tout le cerveau et le système nerveux et envoient rapidement des signaux électriques pour transmettre l'information au corps. Des canaux ioniques convertissent les signaux mécaniques ou chimiques en signaux électriques. Les mécanismes complexe de cette danse qui sous-tend toutes nos impulsions nerveuses rendaient difficile la compréhension de la manière dont les cellules répondent à certains stimuli. « Jusqu'à présent, les neurones étaient comme des boîtes noires, mais nous avons réussi à ouvrir la boîte noire et à regarder à l'intérieur », explique Alain Nogaret, physicien à l'Université de Bath et coauteur de l'étude. « Notre travail change de paradigme parce qu'il fournit une méthode robuste pour rroduire les propriétés électriques des neurones réels dans les moindres détails. »

Les chercheurs sont parvenus à rroduire la dynamique des cellules nerveuses individuelles du cerveau nécessaires à la mémoire, les « neurones hippocampiques », et celles nécessaires à la respiration, les « neurones respiratoires ». Plusieurs puces peuvent rroduire un certain nombre de canaux ioniques synthétiques, qui sont responsables des impulsions électriques dans les cellules biologiques.

En comparant les signaux à ceux trouvés dans les neurones de l'hippocampe et du tronc cérébral d’un rat, les scientifiques ont soumis leur puce à 60 protocoles de stimulation différents et modélisé les réponses, constatant à chaque fois que la puce était capable de récapituler les réponses observées dans des cellules vivantes.

Bien que l'étude soit prometteuse pour de futurs implants biomédicaux, les auteurs de l’étude préviennent que d'autres caractéristiques des cellules nerveuses devront être prises en considération. En effet, la puce agit comme une cellule individuelle, mais les cellules nerveuses sont interconnectées par des ramifications appelées dendrites qui propagent les signaux d'une cellule à l'autre. L'équipe suggère que leur modèle permet de transposer la « dynamique complète d'un neurone biologique » sur la puce, mais qu’il faudrait peut-être ajouter un deuxième compartiment pour décrire les propriétés actives des dendrites.

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