Notre compréhension des mécanismes fondamentaux qui régulent l’activité neuronale est encore incomplète. Parmi ceux-ci, l’équilibre des ions (comme le chlore, le sodium, le potassium et le calcium) et des molécules d’eau au niveau cellulaire joue un rôle central dans la transmission de l’information dans les réseaux neuronaux. Comprendre ces flux d’ions et d’eau pourrait représenter une ouverture précieuse sur les tout premiers stades du dysfonctionnement neuronal dans le cas de certaines maladies. Or, ces processus demeurent difficiles à observer directement. Les méthodes classiques, souvent invasives et limitées à l’étude de cellules isolées, ne permettent pas d’analyser simultanément le fonctionnement de réseaux neuronaux complexes. C’est pour relever ce défi qu’Antoine Godin et son équipe, à l’Université Laval, développent des outils optiques non invasifs capables de sonder ces mécanismes au cœur du cerveau vivant.
Leur recherche repose sur une approche multimodale de pointe combinant microscopie à fluorescence, rapporteurs ioniques quantitatifs, analyse d’images avancée, optogénétique et modélisation mathématique. Cette combinaison permet d’étudier simultanément les concentrations ioniques, les variations de volume cellulaire liées au flux d’eau et la distribution de protéines clés à l’échelle subcellulaire. L’équipe s’intéresse plus particulièrement aux cotransporteurs ioniques, des protéines qui régulent le mouvement d’ions de part et d’autre de la membrane neuronale et influent indirectement sur le caractère excitateur ou inhibiteur des signaux électriques.
En développant de nouveaux protocoles expérimentaux et des outils d’imagerie innovants, les chercheurs ont montré que l’homéostasie du chlore est perturbée dans plusieurs modèles de maladies neurologiques. Ils ont également observé que la modulation de l’expression de certains cotransporteurs permettait d’atténuer des symptômes chez des modèles animaux, tout en mettant en évidence des signatures similaires chez l’humain.
Ces données suggèrent que les déséquilibres ioniques pourraient constituer des biomarqueurs pour le diagnostic ou le suivi de maladies neurodégénératives. En développant de nouvelles modalités d’imagerie optique capables de mesurer ces phénomènes dans le tissu intact, l’équipe d’Antoine Godin contribue à jeter les bases d’outils de quantification permettant un diagnostic plus précoce et ouvre la voie à des stratégies thérapeutiques innovantes pour les maladies du cerveau.
Références
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