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Des nanoparticules magnétiques capables de moduler à distance les circuits neuronaux.

Actuellement, les chercheurs en neurosciences ont largement recours à des procédures invasives pour stimuler et enregistrer l’activité neuronale des animaux de laboratoire. Une équipe de scientifiques du MIT a mis au point en 2019 un type de nanoparticule magnétique sensible à la chaleur, capable de délivrer des stimulants chimiques dans les tissus cérébraux et de les libérer à la demande, offrant ainsi un nouveau moyen de moduler à distance le comportement des sujets d’expérience.

Les particules liposomales sont de minuscules structures en forme de bulles, souvent constituées de bicouches de phospholipides. En raison de leur biocompatibilité, de leur capacité à piéger une variété de petites et grandes molécules et de leur polyvalence pour adopter un large éventail de propriétés physicochimiques et biologiques, les liposomes sont un vecteur populaire dans la science biomédicale, capable de délivrer n’importe quoi, de l’ADN plasmidique pour l’édition de gènes aux agents chimiques cytotoxiques dans la thérapie du cancer.

Des nanoparticules magnétiques (MNP) peuvent être produites en ajoutant de l’oxyde de fer à ces bulles lipidiques. Elles constituent non seulement un bon agent de contraste dans les examens d’imagerie par résonance magnétique (IRM), mais aussi un véhicule parfait pour induire une hyperthermie magnétique – une technique largement utilisée dans les traitements oncologiques. Dans une procédure typique, une préparation colloïdale constituée de composés d’oxyde de fer de taille nanométrique est injectée directement dans la veine qui alimente une tumeur. Les particules colloïdales sont chauffées lorsqu’elles sont exposées à un champ magnétique alternatif à haute fréquence, ce qui leur permet de « cuire » et finalement de tuer les tissus cancéreux dans la tumeur.

Pour l’étude du comportement et des neurosciences, les scientifiques utilisent souvent des électrodes d’enregistrement pour déclencher une stimulation cérébrale profonde (DBS). La DBS, qui consiste à placer des électrodes stimulantes dans le cerveau d’un sujet, est efficace pour traiter les troubles neurodégénératifs tels que la maladie de Parkinson et le tremblement essentiel.

L’équipe du MIT a cherché à développer une alternative beaucoup plus douce pour remplacer cette procédure invasive. Elle a utilisé une approche dite magnétogénétique, consistant à déployer des MNP traversant la barrière hémato-encéphalique (BHE) dans la région cérébrale ciblée et à utiliser l’énergie thermique générée par l’hyperthermie magnétique pour libérer les stimulants chimiques encapsulés dans ces bulles lipidiques.

Dans l’étude, ils ont observé la chaleur générée dans la vincinité de leurs MNP en présence de champs magnétiques alternatifs. Environ 20 secondes plus tard, lorsque les particules liposomales ont atteint une température de 42 degrés Celsius (107,6 °F), on a vu les molécules de médicament piégées s’échapper des MNP thermosensibles.

Les auteurs espèrent que leur approche magnétogénétique innovante pourra un jour révolutionner la façon dont les chercheurs en neurosciences modulent et étudient les circuits neuronaux intrinsèques.

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Source
Nature

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