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Suivi IRM des gènes pour mieux comprendre la mémoire et l'apprentissage
Les médecins utilisent normalement l'IRM pour examiner l'intérieur du corps afin d'examiner les organes et les tissus, par exemple pour trouver des tumeurs et d'autres anomalies. Désormais, les ingénieurs en biologie aux États-Unis veulent adapter la technologie de numérisation à une plus petite échelle.
Ils veulent utiliser l'imagerie par résonance magnétique (IRM) en tant qu'outil «d'imagerie moléculaire» pour voir les gènes à l'?uvre dans le cerveau vivant et déterminer leur effet sur les processus cognitifs comme la mémoire et l'apprentissage.
L’équipe qui y travaille est au Massachusetts Institute of Technology (MIT). Leur chef, Alan Jasanoff, professeur agrégé d'ingénierie biologique, a déclaré:
"Le rêve de l'imagerie moléculaire est de fournir des informations sur la biologie des organismes intacts, au niveau des molécules. Le but est de ne pas avoir à découper le cerveau, mais plutôt de voir les choses qui se passent à l'intérieur."
L'IRM utilise des champs magnétiques et des ondes radio pour interagir avec les protons du corps. Cette interaction produit des images détaillées de l’intérieur du corps.
L'IRM fonctionnelle permet aux neuroscientifiques de voir quelles parties du cerveau sont actives lors de diverses tâches en "voyant" où le sang coule. Lors de la numérisation d'autres organes, les médecins utilisent parfois des «agents de contraste» magnétiques, de sorte que les tissus qu'ils examinent se distinguent plus clairement.
L’équipe du MIT a mis au point un «gène rapporteur» artificiel qui allume et éteint pour signaler certains événements dans le corps - un peu comme le voyant qui clignote sur le tableau de bord d’une voiture.
Nouvelle IRM pour suivre le gène rapporteur au niveau moléculaire
L'idée est d'imager le gène rapporteur avec la technologie IRM au niveau moléculaire.
Dans une étude publiée dans la revue Biologie ChimiqueLes chercheurs décrivent comment le gène rapporteur code une enzyme qui interagit avec un agent de contraste magnétique injecté dans le cerveau. Ainsi, lorsque le gène est activé, il produit l'enzyme qui interagit avec l'agent de contraste de manière à ce que l'IRM puisse le voir. Les chercheurs peuvent ainsi suivre où et quand le gène est activé dans le cerveau.
Dans le cas de cette étude particulière, l'équipe a utilisé un agent de contraste appelé manganèse porphyrine. Et le gène rapporteur a développé des codes pour une enzyme génétiquement modifiée appelée SEAP, qui modifie la charge électrique de l'agent de contraste.
L'équipe du MIT a conçu l'agent de contraste de manière à ce qu'il puisse être soluble dans l'eau et facilement éliminé de l'organisme. À elle seule, il est difficile de suivre l'évolution de l'IRM, mais lorsqu'elle rencontre SEAP, l'enzyme découpe les molécules de phosphate à partir de la porphyrine de manganèse, ce qui la rend insoluble. L'agent s'accumule progressivement dans les tissus cérébraux et devient visible avec l'IRM.
Les chercheurs envisagent d'étudier les gènes précoces immédiats dans la plasticité cérébrale
Le but de cette étude était de montrer que le gène SEAP pouvait être incorporé avec succès dans les cellules du cerveau.
Dans les études futures, l’équipe espère concevoir le gène SEAP de manière à ce qu’il ne soit actif qu’en faisant de l’enzyme, quand un gène particulier que les chercheurs veulent étudier est activé.
Les premiers gènes qu’ils veulent étudier avec cette méthode seront ce que l’équipe appelle les «gènes immédiats précoces», qui sont importants pour la plasticité cérébrale - le renforcement et l’affaiblissement des liens entre les neurones, qui constituent la base de l’apprentissage et de la mémoire.
Le professeur Jasanoff, qui est également membre associé de l'Institut McGovern de recherche sur le cerveau du MIT, a déclaré:
"En tant que personnes intéressées par le fonctionnement du cerveau, les principales questions que nous voulons aborder concernent la façon dont la fonction cérébrale modifie les modèles d'expression des gènes dans le cerveau."
Assaf Gilad, professeur adjoint de radiologie à l'Université Johns Hopkins qui n'a pas participé à l'étude, a déclaré:
"Ce type de rapporteurs génétiquement modifiés a le potentiel de révolutionner notre compréhension de nombreux processus biologiques."
La Fondation Raymond et Beverly Sackler, les Instituts nationaux de la santé et une subvention du Fonds semestriel MIT-Allemagne ont permis de financer l’étude.
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