Fonction des protéines signalisatrices dans le cerveau : Développement du premier outil de détection du relargage des protéines impliquées dans la rythmogénèse

1. RÉSUMÉ DU PROJET

Le cerveau est peuplé de milliards de cellules qui doivent communiquer ensemble pour exécuter les centaines de fonctions que notre cerveau accomplit quotidiennement. Cette communication entre cellules cérébrales se fait principalement de façon chimique par la libération de substances que l’on appelle des transmetteurs et nombre de ces transmetteurs sont des protéines. Les niveaux de certaines de ces protéines dites signalisatrices fluctuent selon le fonctionnement du cerveau et le dérèglement de ces niveaux est dans plusieurs cas associé à des pathologies. Avec tous les outils modernes en biochimie et en médecine, tels que les IRM et les microscopes, on pourrait croire que cette question serait entièrement résolue. Or, les outils modernes ne peuvent capter que des images statiques de ces protéines. Il est donc primordial de développer des outils permettant de visualiser ces fluctuations de façon dynamique afin de combler une lacune critique limitant notre compréhension du fonctionnement du cerveau sain et pathologique.

Joignant les efforts de concepteurs d’instruments et de chercheurs en neuroscience, nous visons donc à co-créer le premier outil analytique capable de mesurer quantitativement la sécrétion des protéines signalisatrices dans les tissus du cerveau. Notre approche repose sur le développement d’une technique unique au monde, l’optophysiologie plasmonique. L’optophysiologie plasmonique est le mariage des techniques de mesure utilisant la lumière (optique) et les nanomatériaux à base de métaux nobles (plasmonique) avec des mesures physiologiques pour sonder les molécules dans des tissus. Par cette nouvelle approche révolutionnaire, nous créerons des nanosondes capables de quantifier les protéines localement dans des coupes de cerveau analysées par les techniques classiques en neuroscience et en optophysiologie plasmonique. Pour démontrer le potentiel de la technique, nos efforts se concentreront sur la mesure de la protéine S100B, impliquée dans la rythmogénèse, soit le contrôle cyclique de certaines fonctions du cerveau et connue pour être surexprimée dans plusieurs neuropathologies telles que l’épilepsie, la maladie de Parkinson, le syndrome de Down et la schizophrénie. Elle augmente aussi rapidement à la suite d’un trauma crânien et est associée aux effets délétères. Cependant, il est présentement impossible de valider les hypothèses reliées au relargage de protéines signalisatrices dans des tissus, dont la S100B, et donc d’étudier pleinement leur rôle dans ces maladies, limitant la capacité à trouver des traitements efficaces pour ces conditions neurologiques affectant de nombreux Québécois.

En stimulant le relargage de la protéine S100B et en mesurant simultanément les flux de calcium, nous capterons pour la première fois cette dynamique fondamentalement liée à certaines pathologies du cerveau, ouvrant ainsi la voie pour de nombreuses analyses en neuroscience et plus généralement en médecine. Les techniques plasmoniques étant généralement modulables pour la mesure d’une vaste gamme de protéines, nous anticipons que l’optophysiologie plasmonique deviendra un outil indispensable dans la recherche médicale. Ce projet Audace constituera la pierre d’assise pour le développement de cette technologie innovatrice permettant ultimement d’élucider le mode d’action de protéines signalisatrices dans le cerveau et autres organes du corps humain, contribuant ainsi à développer de nouveaux traitements pour une série de neuropathologies.

Appel à proposition