La science, dans sa quête insatiable de repousser les limites du possible, a franchi une nouvelle étape vertigineuse. Des neuroscientifiques sont désormais capables de réaliser des modifications génétiques d’une précision chirurgicale sur les neurones les plus affectés par des maladies cérébrales telles que Parkinson, Huntington et la sclérose latérale amyotrophique (SLA). Cette avancée, bien que porteuse d’espoir, soulève des questions éthiques fondamentales sur le contrôle de l’esprit et les frontières de la manipulation génétique.

L’analogie est simple: le cerveau est un écosystème complexe, un réseau interconnecté de milliers de types de cellules. Les neuroscientifiques, tel des biologistes explorant une forêt luxuriante, ont identifié plus de 3 000 «espèces» de neurones, chacune avec sa propre morphologie et fonction. Parmi elles, les neurones chandeliers, ornés de bras dendritiques complexes, les neurones pyramidaux, dotés de fibres nerveuses tentaculaires, et les astrocytes étoilés, qui tissent des liens entre les neurones. Cette diversité vertigineuse n’est pas qu’un spectacle esthétique pour les chercheurs ; elle est la clé pour déverrouiller les mystères du cerveau et comprendre les mécanismes défaillants qui sous-tendent les maladies neurologiques.

Les troubles cérébraux, qu’il s’agisse de la maladie de Parkinson ou de la schizophrénie, sont souvent liés à des dysfonctionnements spécifiques de certains types de cellules cérébrales. Jonathan Ting, de l’Allen Institute (un centre de recherche à but non lucratif basé à Seattle), exprime l’ambition de longue date des chercheurs : disposer d’outils capables de cibler précisément les types de cellules cérébrales affectées. Cette ambition est désormais réalité. Une série de huit études financées par les National Institutes of Health (NIH) ont révélé plus de 1 000 nouvelles méthodes pour identifier des types de cellules spécifiques, quelle que soit leur localisation dans le cerveau.

La technique révolutionnaire repose sur l’utilisation de virus non pathogènes, appelés virus adéno-associés (AAV), pour acheminer des gènes directement vers des neurones cibles. Ces virus modifiés, tel des hackers génétiques, peuvent être programmés pour activer ou désactiver des cellules, les illuminer de protéines fluorescentes ou délivrer des thérapies géniques ciblées. Ting, auteur principal de l’une des nouvelles études, compare l’illumination des cellules à un «arbre de Noël». Bien que cette technique n’ait été testée que sur des animaux non humains, les outils développés semblent compatibles avec les mammifères, y compris les humains. Des thérapies géniques AAV, moins ciblées, sont déjà approuvées pour le traitement de l’amyotrophie spinale et sont en phase d’essai clinique pour la maladie de Huntington. Nikolaus McFarland, neurologue à l’Université de Floride, salue ces avancées comme «vraiment passionnantes».

Chaque type de cellule cérébrale est une entité unique, classée selon sa forme, sa localisation, ses propriétés électriques et, surtout, les gènes qu’elle exprime. En identifiant un fragment de code génétique activé exclusivement dans un type de cellule particulier, les chercheurs peuvent l’utiliser comme une balise pour cibler cette cellule. Ils attachent ensuite ce fragment génétique, appelé enhancer, à un AAV vidé de son ADN viral. La coque virale est alors remplie de gènes thérapeutiques et injectée dans le flux sanguin. Ces «navettes de livraison» virales franchissent la barrière hémato-encéphalique mais n’activent leur chargement génétique que dans les cellules portant l’enhancer correspondant.

Les nouvelles études se sont concentrées sur les types de cellules présents dans trois régions du cerveau: le cortex, impliqué dans la pensée de haut niveau; le striatum, une partie des ganglions de la base affectée dans la maladie de Huntington et de Parkinson; et la moelle épinière, où les motoneurones sont détruits dans la SLA. Le consortium de 247 scientifiques impliqués a identifié et testé plus de 1 000 AAV enhancer, désormais disponibles pour la communauté scientifique, qui ciblent des types de cellules spécifiques dans ces régions clés du cerveau.

L’utilisation de ces AAV enhancer permet d’introduire divers gènes pour répondre à différentes questions. Par exemple, l’observation de neurones rares devient possible grâce à l’introduction d’un gène codant pour une protéine fluorescente. Les chercheurs peuvent également contrôler l’activité de certaines cellules cérébrales en insérant un gène codant pour une protéine photosensible, l’opsine, et en stimulant ces cellules avec de la lumière (optogénétique). Ces interventions sont réversibles et répétables, ce qui permet d’étudier les circuits cérébraux avec une précision inégalée. Il est «tellement mieux et tellement plus informatif» que la destruction de parties entières du cerveau, comme c’était le cas dans de nombreuses recherches en neurosciences du siècle dernier, selon Tasic.

Ces nouvelles approches ont été testées sur des souris, des rats et des macaques, ouvrant la voie à des applications potentielles chez l’homme. La possibilité de cibler des cellules cérébrales spécifiques avec une thérapie génique pourrait révolutionner le traitement des maladies neurodégénératives telles que la SLA, la maladie de Parkinson et la maladie de Huntington. Bien que les essais cliniques actuels de thérapies géniques AAV ciblent des régions entières du cerveau, ils ont démontré un bon profil de sécurité.

Cependant, au-delà des promesses thérapeutiques, cette technologie soulève des questions éthiques fondamentales. Le contrôle précis de l’activité neuronale pourrait-il être utilisé pour manipuler les pensées, les émotions ou les comportements? Où se situent les limites de la manipulation génétique du cerveau? Ces questions exigent un débat public éclairé et une réglementation rigoureuse pour éviter les dérives potentielles. La science doit avancer avec prudence, consciente des responsabilités qu’elle engendre.

Cet article a été fait a partir de ces articles:

https://www.scientificamerican.com/article/engineered-viruses-are-transforming-neuroscience-and-treating-brain-disease/, https://www.scientificamerican.com/article/kids-see-a-lot-more-misinformation-than-we-think/, https://www.scientificamerican.com/article/south-korean-haenyeo-divers-extreme-lifestyle-is-shaping-their-genetics/, https://www.scientificamerican.com/article/black-death-plague-bacterium-became-less-fatal-thanks-to-just-one-genetic/, https://www.scientificamerican.com/article/reviving-dead-lithium-ion-batteries-with-an-ai-derived-electrolyte-solution/