Une nouvelle méthode cartographie l’activité des gènes dans le cerveau humain vivant

Résumé: Les chercheurs ont développé une nouvelle méthode pour profiler l’activité des gènes dans le cerveau humain vivant, offrant ainsi de nouvelles informations sur les maladies neurologiques comme l’épilepsie. En analysant l’ARN et l’ADN collectés à partir d’électrodes implantées dans le cerveau des patients, l’étude a lié les données moléculaires aux enregistrements électriques des crises, créant ainsi un instantané détaillé de l’activité des gènes.

Cette approche améliore la compréhension des réseaux de crises, améliorant potentiellement la précision des chirurgies de l’épilepsie chez les patients qui ne répondent pas aux médicaments. Au-delà de l’épilepsie, la méthode pourrait avoir des applications dans l’étude de la maladie d’Alzheimer, de la maladie de Parkinson et de la schizophrénie, faisant ainsi progresser la connaissance des troubles cérébraux au niveau moléculaire.

Faits clés:

• Les données moléculaires des électrodes implantées révèlent des gènes actifs dans le cerveau vivant.
• Cette méthode relie l’activité des gènes aux réseaux de crises électriques, guidant ainsi la chirurgie.
• Les applications s’étendent à la maladie d’Alzheimer, à la maladie de Parkinson et à d’autres troubles cérébraux.

Source: RCSI

Une méthode révolutionnaire pour profiler l’activité des gènes dans le cerveau humain vivant a été développée par des chercheurs de FutureNeuro, du Research Ireland Centre for Translational Brain Science et de l’Université RCSI de médecine et des sciences de la santé de Dublin, en collaboration avec des partenaires internationaux.

Cette approche innovante, publiée dans Aperçu JCIouvre de nouvelles voies pour comprendre et traiter les maladies neurologiques comme l’épilepsie.

Étudier l’activité des gènes dans le cerveau sans nécessiter d’échantillons de tissus invasifs provenant d’une intervention chirurgicale ou d’un don post mortem constitue un défi de longue date en neurosciences.

En analysant les traces moléculaires – en particulier l’ARN et l’ADN – collectées à partir d’électrodes implantées dans le cerveau de patients épileptiques et en les reliant aux enregistrements électriques du cerveau, les chercheurs ont pu prendre un « instantané » de l’activité des gènes dans le cerveau vivant.

Ces électrodes, utilisées cliniquement pour identifier l’activité épileptique chez les patients permettant des interventions chirurgicales, offrent une opportunité unique de relier l’activité cérébrale aux gènes activés ou désactivés dans des régions spécifiques.

L’étude démontre comment l’intégration de données moléculaires avec des enregistrements électriques de crises peut améliorer notre compréhension des réseaux de crises du cerveau, améliorant potentiellement la précision des interventions chirurgicales contre l’épilepsie.

Le professeur David Henshall, directeur de FutureNeuro et professeur de physiologie moléculaire et de neurosciences au RCSI, a déclaré : « Cette étude représente une avancée significative dans la recherche sur l’épilepsie, en fournissant une méthode pour détecter les gènes actifs dans le cerveau vivant des personnes épileptiques.

« Cette technologie a le potentiel de compléter l’imagerie cérébrale traditionnelle et les tests EEG qui mesurent l’activité électrique dans le cerveau, offrant ainsi des informations précieuses pour guider la prise de décision chirurgicale dans le traitement des personnes épileptiques. »

L’épilepsie touche environ 40 000 personnes en Irlande, et une personne sur trois est incapable de contrôler ses crises grâce à des médicaments. Pour ces personnes, l’intervention chirurgicale est souvent la meilleure option, mais son succès dépend de la cartographie précise des régions responsables de l’activité épileptique.

Au-delà de l’épilepsie, l’étude jette les bases d’applications plus larges, notamment la recherche sur la maladie d’Alzheimer, la maladie de Parkinson et la schizophrénie, où la compréhension des processus moléculaires dans le cerveau vivant est essentielle.

La recherche, dirigée par le professeur Henshall et le professeur Vijay Tiwari, professeur de biologie du génome à l’université du Danemark du Sud, a également impliqué un réseau mondial de collaborateurs, notamment des experts de l’hôpital Beaumont, de la clinique Blackrock, de l’université Queen’s de Belfast, de l’université du Danemark du sud, et l’Institut danois d’études avancées.

Il souligne la valeur de la collaboration internationale et marque un pas en avant dans la compréhension du fonctionnement de notre cerveau au niveau moléculaire, offrant ainsi l’espoir d’un diagnostic et de soins améliorés pour les personnes touchées par des maladies neurologiques.

Financement: Cette étude a été financée par le programme de recherche Nord-Sud de la Higher Education Authority (HEA) et FutureNeuro.

À propos de cette actualité de recherche en génétique et cartographie cérébrale

Auteur: Laura Anderson
Source: RCSI
Contact: Laura Anderson – RCSI
Image: L’image est créditée à Neuroscience News

Recherche originale : Accès libre.
« Profilage multimodal haute résolution de l’activité cérébrale épileptique humaine via des électrodes de profondeur explantées» par David Henshall et coll. Aperçu JCI

Abstrait

Profilage multimodal haute résolution de l’activité cérébrale épileptique humaine via des électrodes de profondeur explantées

La disponibilité et l’intégration des données électrophysiologiques et moléculaires du cerveau vivant sont essentielles pour comprendre et diagnostiquer les maladies humaines complexes. Les électrodes de stéréo-électroencéphalographie intracrânienne (SEEG) utilisées pour identifier le foyer de crise chez les patients épileptiques pourraient permettre l’intégration de telles données multimodales.

Nous rapportons ici MoPEDE (Multimodal Profiling of Epileptic Brain Activity via Explanted Depth Electrodes), une méthode qui récupère de nombreux transcrits codant pour des protéines, y compris des marqueurs de type cellulaire, la méthylation de l’ADN et de courts profils de variantes à partir d’électrodes SEEG explantées associées à des données électrophysiologiques et radiologiques. permettant des reconstructions haute résolution de la structure et du fonctionnement du cerveau.

Nous trouvons des gradients d’expression génique qui correspondent à l’indice d’épileptogénicité attribué par la neurophysiologie, mais également des empreintes moléculaires aberrantes dans certaines électrodes, indiquant potentiellement des zones de génération de crises ou de propagation non détectées lors des évaluations électrocliniques.

De plus, nous identifions des profils de méthylation de l’ADN indiquant des états de chromatine transcriptionnellement permissifs ou restrictifs et des gènes différentiellement exprimés et méthylés adhérents au SEEG qui n’étaient pas auparavant associés à l’épilepsie.

Ensemble, ces résultats valident que les profils d’ARN et les données épigénétiques à l’échelle du génome provenant d’électrodes SEEG explantées offrent des paysages moléculaires de substitution à haute résolution de l’activité cérébrale.

L’approche MoPEDE a le potentiel d’améliorer les décisions diagnostiques et d’approfondir notre compréhension des processus du réseau épileptogène dans le cerveau humain.