Comme dans un roman de science-fiction, de minuscules engins spatiaux capables d'atteindre un site spécifique du cerveau et d'influencer le fonctionnement de types spécifiques de neurones ou l'administration de médicaments :flocons de graphène, le sujet de la nouvelle étude du groupe du professeur SISSA Laura Ballerini, ouvrir des horizons vraiment futuristes. Avec la chercheuse Rossana Rauti, Ballerini est responsable de l'étude récemment publiée dans la revue Lettres nano .

Ne mesurant qu'un millionième de mètre, ces particules se sont avérées capables d'interférer avec la transmission du signal au niveau des jonctions synaptiques neuronales excitatrices. Par ailleurs, l'étude a montré qu'ils le font de manière réversible, car ils disparaissent sans laisser de trace quelques jours après leur administration. La recherche fondamentale pourrait initier d'autres études, visant à étudier les effets thérapeutiques possibles pour le traitement des problèmes, comme l'épilepsie, dans lequel un excès de l'activité des neurones excitateurs est enregistré, ou d'étudier des moyens innovants de transporter in situ des substances thérapeutiques. La recherche, réalisé en association avec les universités de Trieste, Manchester et Strasbourg, est menée dans le cadre du Graphene Flagship, le projet de financement substantiel de l'Union européenne, qui vise à étudier le potentiel du graphène dans les domaines d'applications les plus divers, de la biomédecine à l'industrie.

Un effet sélectif et réversible

"Nous avons rapporté dans des modèles in vitro que ces petits flocons interféraient avec la transmission des signaux d'un neurone à un autre agissant au niveau de zones spécifiques appelées synapses, qui sont essentiels au fonctionnement de notre système nerveux, " expliquent Ballerini et Rauti. " La chose intéressante est que leur action est sélective sur des synapses spécifiques, à savoir ceux formés par les neurones qui dans notre cerveau ont pour rôle d'exciter (activer) leurs neurones cibles. Nous voulions comprendre si cela est vrai non seulement dans les expériences in vitro mais aussi à l'intérieur d'un organisme, avec tout le potentiel variable et la complexité qui en découle. » Le résultat fut plus que positif. « Dans nos modèles, nous avons analysé l'activité de l'hippocampe, une zone spécifique du cerveau, l'injection des flocons dans ce site. Ce que nous avons vu, grâce aux traceurs fluorescents, est que les particules ne s'insinuent effectivement qu'à l'intérieur des synapses des neurones excitateurs. De cette façon, ils interfèrent avec l'activité de ces cellules. En outre, ils le font avec un effet réversible :après 72 heures, les mécanismes physiologiques de clairance du cerveau ont complètement éliminé tous les flocons.

Ni grand ni petit :comment fonctionnent les flocons

L'intérêt de la procédure, expliquent les chercheurs, réside aussi dans le fait que les flocons sont apparemment bien tolérés une fois injectés dans l'organisme :« La réponse inflammatoire et la réaction immunitaire se sont révélées inférieures à celles enregistrées lors de l'administration d'une solution saline simple. Ceci est très important pour d'éventuelles fins thérapeutiques. La spécificité de l'action des flocons, ont expliqué les chercheurs, résiderait dans la taille des particules utilisées. Ils ne peuvent pas être plus gros ou plus petits que ceux adoptés pour cette étude (qui mesuraient environ 100-200 nanomètres de diamètre) :« La taille est probablement à l'origine de la sélectivité :si les flocons sont trop gros ils sont incapables de qui sont des zones très étroites entre un neurone et l'autre. S'ils sont trop petits, ils sont vraisemblablement simplement anéantis - en fin de compte, dans les deux cas, aucun effet sur les synapses n'a été observé. » La recherche va maintenant explorer les développements potentiels de cette découverte, avec un horizon thérapeutique possible d'intérêt certain pour différentes pathologies.