Lumière dans le grenier: comment l'optogénétique rend possible le piratage cérébral transhumain

La biologie ressemble beaucoup à Legos parce que, métaphoriquement, tout ressemble beaucoup à Legos. La vérité est que nos corps, nos ensembles apparemment cohésifs, sont en réalité composés d’innombrables petites pièces et que les fonctions de mixage et d’appariement sont charnues, sanglantes et sans difficultés. Par exemple, et pour mettre en marche ce train logique, vous pouvez fabriquer des neurones capables de générer et de réagir à la lumière, établissant ainsi un tout nouveau système de neurotransmetteur qui n’interfère pas avec les systèmes existants, un cerveau au-dessus du cerveau.

C’est l’idée qui est au coeur (ou à la tête ou peu importe) du nouveau domaine de l’optogénétique. Comme de nombreux autres outils en biologie, l'optogénétique est basée sur la biologie d'un autre organisme «emprunté». Dans ce cas, il s'agit d'une protéine appelée channelrhodopsin-2 (ChR-2), issue de l'algue verte Chlamydomonas reinhardtii.. Il s'avère qu'il existe de nombreux canaux ioniques sensibles à la lumière comme celui-ci. L'idée est de construire de nouveaux systèmes biologiques sur la base de ChR-2, brique par brique.

Depuis que Karl Deisseroth a conçu les neurones de mammifères développés en laboratoire pour exprimer ChR-2 en 2005, de nombreux chercheurs ont bricolé l'optogenetics, l'utilisant pour déterminer quels neurones font quoi. Par exemple, un type de neurone - appelé neurone de parvalbumine néocorticale - module les rythmes du cerveau à 40 cycles par seconde («oscillations gamma»). On sait depuis un certain temps que les oscillations gamma sont anormales chez les patients schizophrènes et autistes. C'est pourquoi de nouvelles stratégies pour étudier et potentiellement corriger ces cellules sont actuellement en cours. C'est une stratégie particulièrement intrigante. Même si la génétique sous-jacente de l’individu produit un résultat anormal dans ces cellules, si les scientifiques pouvaient simplement annuler ce résultat, alors cette génétique n’aurait pas d’importance.

Plus récemment, des scientifiques ont également commencé à expérimenter l'idée de créer des réseaux optogénétiques utilisant des cellules bioluminescentes. En particulier, l'accent est mis sur le type de bioluminescence découvert par Osamu Shimomura en 1962, issu de la méduse Aequorea victoria et réagissant à la lumière (Shimomura a obtenu un prix Nobel pour ses recherches). Pour réitérer la métaphore, les cellules créatrices de lumière et les cellules sensibles à la lumière sont, comme les deux faces d'un LEGO.

En encourageant les interactions entre ces deux types de cellules, les scientifiques pourraient atteindre des niveaux sans précédent de précision neuronale. Ils pourront également faire réagir des cellules optogénétiques à la lumière sans coller de lampe de poche sur la tête d’une souris, ce qui est cool, surtout pour la souris.

Mais qu'en est-il des applications? Une possibilité est de générer les cellules qui répondent à la lumière. Ainsi, quand la fonction biologique entre en jeu - par exemple, elle produit de la leptine ou de la ghréline, et régule donc votre appétit -, elle s’allume et déclenche le système. En faisant cela, les scientifiques pourraient éventuellement réduire la quantité de ghréline produite afin que les gens aient moins faim moins souvent. Ils pourraient également modifier la quantité d’insuline libérée en réponse aux signaux de glycémie. Ou ils pourraient inonder la zone d'adrénaline lorsque les sujets sont fatigués.

Alternativement, on pourrait pirater les systèmes existants. Par exemple, en optogénétiquement, les neurones inhibiteurs de l’amygdale réagissent à la lumière et les activent dans l’amygdale afin de produire de la lumière. Pas plus d'anxiété. (Cela pourrait bien conduire à une augmentation du chômage alors que les gens s'éloignent pour poursuivre leur joie.)

Nous pourrions être encore plus fantaisistes: nous pourrions peut-être concevoir un système dans lequel chaque neurone du réseau exprime sa propre couleur, et les cellules optogénétiques nécessitent l'activation de chaque canal pour que leur effet se réalise. Ainsi, au lieu de déclencher un seul neurone, il faut activer toute une mémoire pour que le système fonctionne. Peut-être que les mauvais effets de certains souvenirs pourraient être atténués. On pourrait aussi faire en sorte que le médicament réagisse de manière à ce qu’il puisse être activé ou désactivé par l’utilisateur.

Quoi qu’il en soit, il reste encore d’importants obstacles scientifiques et réglementaires à franchir avant que ce recâblage de science-fiction ne commence sérieusement. Pour mettre les choses en perspective, la FDA n'a pas encore approuvé de procédure de thérapie génique et une seule procédure a été approuvée en Europe. Ce truc est loin.

Mais ça vient.

Et les chercheurs savent que les cellules optogénétiques peuvent également fonctionner avec du matériel: nous pouvons non seulement pirater nos systèmes à l’aide de ces technologies émergentes, mais aussi nous connecter à un système plus vaste. La biologie est comme Legos, mais elle ressemble moins à Legos qu’elle ne pourrait l’être. Attendez-vous à ce que cela change.