Stimuler les « cellules étoilées » du cerveau : une façon de lutter contre les accidents vasculaires cérébraux et l’épilepsie

Ce sont les « cellules stellaires » de notre cerveau et un groupe de chercheurs a maintenant trouvé un moyen de les stimuler électriquement, avec des implications possibles pour le traitement de pathologies cérébrales importantes et complexes telles que l’épilepsie et les accidents vasculaires cérébraux. Ce sont des astrocytes, protagonistes d’un travail récemment publié dans la revue Nature Nanotechnologieet dans lequel il est démontré qu’en exploitant les différentes propriétés des matériaux à base de graphène, il est possible de contrôler sélectivement les signaux de ces cellules, qui à leur tour, lorsqu’elles sont stimulées électriquement, sont capables de modifier l’activité des neurones. La recherche est coordonnée par l’Institut de synthèse organique et de photoréactivité du Conseil National de Recherche (Cnr-Isof), en collaboration avec l’Institut d’étude des matériaux nanostructurés (Cnr-Ismn), les départements Fabit et Dei de l’Université de Bologne ( Unibo) et l’Institut de médecine expérimentale de l’Académie tchèque des sciences de Prague (République tchèque).

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Que sont les astrocytes

Les astrocytes sont des cellules cérébrales en forme d’étoile qui, avec les neurones eux-mêmes, remplissent des fonctions importantes dans le cerveau, modulant les synapses et participant à des mécanismes impliquant la mémoire, l’apprentissage et le comportement. Ces cellules étoilées, également appelées « l’autre cerveau », sont présentes en grand nombre dans le cerveau humain, elles communiquent entre elles, avec les neurones et avec les vaisseaux sanguins, grâce à un code de communication basé sur les ions calcium.

Recherche

L’étude coordonnée par le Cnr-Isof repose sur une approche originale : « Combiner les différentes propriétés du graphène – explique Vincenzo Palerme, chercheur au Cnr-Isof – nous avons pu créer une nouvelle approche simple et efficace pour stimuler et interroger sélectivement les astrocytes. L’étude a confirmé que les astrocytes peuvent être excités par un champ électrique et qu’ils fournissent une réponse différente en fonction du type d’électrodes par lesquelles ils sont stimulés. Cela se produit grâce à l’activation de différents « codes » du calcium, grâce aux propriétés uniques et contrôlables de l’oxyde de graphène. »

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Les implications possibles pour des maladies telles que les accidents vasculaires cérébraux et l’épilepsie

Les études des quarante dernières années ont complètement révolutionné la vision neurocentrique du cerveau, qui attribuait les capacités cognitives à la seule activité des neurones. Cependant, malgré l’importance des astrocytes, on sait peu de choses sur leur fonctionnement et de nombreuses technologies pour l’étude du cerveau, ainsi que pour le traitement des maladies liées au système nerveux, se concentrent sur la modulation sélective des neurones. « Notre approche vise à générer des technologies capables de communiquer avec les astrocytes : un changement de paradigme dont nous avons été les pionniers et qui est aujourd’hui adopté par de plus en plus de chercheurs. Changer notre façon de communiquer avec les cellules du cerveau nous permettra d’affronter et de comprendre ce qui reste encore obscur concernant sa fonctionnalité. De plus, cela nous permettra de résoudre certains dysfonctionnements, comme ceux liés aux signaux calciques dans les astrocytes, impliqués dans des pathologies telles que les accidents vasculaires cérébraux et l’épilepsie”, conclut-il. Valentina Benfenatichercheur au Cnr-Isof et coordinateur de la recherche avec ses collègues Vincenzo Palermo ed Emmanuel Treossi.

Un projet européen

Les travaux ont été soutenus par le projet européen Astrotech, Prin-Pnrr Nanodyn et par les projets de recherche Us-Afosr Astrolight et Astrotalk (coordonnés par Valentina Benfenati) et par le projet Graphene Flaghsip (dirigé par Vincenzo Palermo). Les activités font partie de la stratégie du groupe de travail sur les matériaux avancés, les nanomatériaux et la biophysique de la Commission mixte italo-américaine sur la science et la technologie, dirigé par Luigi Ambrosio (Cnr)e Sofi Bin Salamon (Afosr).