Des neurones artificiels fabriqués en laboratoire
Des cellules nerveuses artificielles fabriquées à partir de matériaux biocompatibles ont été produites en laboratoire pour la toute première fois. Cette innovation pourrait un jour être utilisée dans des tissus synthétiques pour réparer des organes tels que le cœur ou l’œil.
Des neurones artificiels
Hagan Bayley, de l’université d’Oxford, et ses collègues ont conçu un matériau synthétique qui peut agir de manière similaire à un neurone humain.
Ces neurones, fabriqués à partir d’hydrogel, mesurent environ 0,7 millimètre de large, soit environ 700 fois plus qu’un neurone humain, mais sont similaires aux axones géants que l’on trouve chez les calmars. Ils peuvent également mesurer jusqu’à 25 millimètres de long, soit une longueur similaire à celle du nerf optique humain qui relie l’œil au cerveau.
Lorsqu’une lumière est projetée sur ce neurone, elle active des protéines qui pompent des ions hydrogène dans la cellule. Ces ions chargés positivement se déplacent ensuite dans le neurone, transportant un signal électrique. La vitesse de transmission était trop rapide pour être mesurée avec l’équipement du groupe de chercheurs, mais elle est probablement plus rapide que dans les neurones naturels, explique Bayley.
Lorsque la charge positive atteint l’extrémité du neurone, elle fait passer l’ATP – un neurotransmetteur chimique – d’une gouttelette d’eau à une autre. Dans leurs travaux futurs, les chercheurs espèrent faire interagir ces neurones synthétiques avec un autre via un signal ATP, tout comme les neurones se connectent entre eux au niveau des synapses.
Ils ont créé un nerf synthétique
L’équipe a regroupé sept de ces neurones pour créer un nerf synthétique. « Cela nous permet d’envoyer plusieurs signaux simultanément », explique Bayley. « Ils peuvent tous avoir des fréquences très différentes et c’est donc un signal très polyvalent ». L’objectif principal est d’envoyer différents éléments d’information par la même voie, précise-t-il.
Cependant, les neurones synthétiques ont encore un long chemin à parcourir. Contrairement aux vrais neurones, il n’existe aucun mécanisme permettant de recycler et de créer de nouveaux neurotransmetteurs dans ce système synthétique. Les neurones ne fonctionnent donc que pendant quelques heures, explique M. Bayley. « Plus vous faites de la science, plus vous découvrez à quel point la science est intelligente en vertu de l’évolution », dit-il.
Alain Nogaret, de l’université de Bath, au Royaume-Uni, estime que cette innovation pourrait jouer un rôle majeur dans l’amélioration des neuro-implants, tels que les rétines artificielles, d’ici la fin de la décennie. « L’émulation de l’activité nerveuse dans des matériaux souples est une étape majeure vers des interfaces cerveau-machine non invasives et des solutions aux maladies neurodégénératives », explique-t-il.
Délivrer différents types de médicaments
M. Bayley espère à terme utiliser ces neurones synthétiques pour délivrer simultanément différents types de médicaments afin de traiter les plaies plus rapidement et plus précisément. « En utilisant la lumière, nous pourrions peut-être libérer des molécules de médicaments de manière structurée », explique-t-il.
Cette recherche a été publiée dans Nature Chemistry.
Source : New Scientist
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