Des chercheurs mettent au point des biomarqueurs sanguins « effaçables » pour cartographier l’activité cérébrale

La capacité à surveiller l’activité des gènes dans le cerveau vient de faire un bond en avant grâce au développement d’une nouvelle technologie. Des bioingénieurs de l’Université Rice, en collaboration avec la chercheuse iranienne Shirin Nouraein, ont conçu un nouveau système de biomarqueurs sanguins qui peuvent être « effacés » de la circulation sanguine. Ce système permet de révéler des changements extrêmement subtils dans l’activité cérébrale qui étaient auparavant impossibles à détecter.

Traquer l’activation et la désactivation des gènes dans le cerveau est crucial pour étudier les troubles neurologiques. Cependant, les outils conventionnels sont soit invasifs, soit incapables d’enregistrer des changements rapides et de faible amplitude. Une piste prometteuse dans ce domaine est celle des biomarqueurs sanguins synthétiques : de petites protéines qui, après avoir ciblé des cellules cérébrales, sont libérées dans la circulation sanguine où elles peuvent être mesurées par une simple prise de sang. Bien que ces molécules, appelées « Release-based Activity Markers » (RMA), soient très sensibles, elles persistent généralement plusieurs heures dans le sang, cequi masque les variations à court terme.

L’équipe de l’Université Rice a maintenant conçu une version « effaçable » de ces marqueurs. Dans cette méthode, une enzyme spécifique peut dégrader sélectivement les RMA dans le sang et ramener le signal à son état de base. Cette « réinitialisation » permet un enregistrement répété et précis de l’activité génétique. Comme l’explique un des auteurs de l’étude, « l’innovation principale de ce travail est une nouvelle façon de concevoir les biomarqueurs sanguins. Nous pouvons maintenant les modifier, les effacer ou les amplifier dans le sang selon les besoins. » Cette approche permet d’étendre la demi-vie du marqueur, d’améliorer la précision temporelle et d’éliminer le bruit de fond.

Dans les tests sur animaux, une simple injection de l’enzyme a pu éliminer environ 90 % du signal de fond des RMA en 30 minutes, révélant ainsi des variations dans l’expression des gènes qui étaient jusqu’alors invisibles. Les chercheurs ont démontré que ce processus d’effacement et de réenregistrement pouvait être répété pour obtenir une image dynamique de l’activité des gènes cérébraux au fil du temps.

Shirin Nouraein, diplômée de l’Université Rice et première auteure de l’étude, précise : « Nous avons séparé la partie du marqueur qui génère le signal de celle qui lui confère une longue persistance dans le sang. Le résultat est que le signal de fond disparaît en quelques minutes seulement. En utilisant ces nouveaux marqueurs, nous avons pu enregistrer les changements dynamiques de l’expression des gènes avec une résolution temporelle bien plus grande. »