Beaucoup d’entre nous subiront une anesthésie générale à un moment donné de leur vie – en perdant conscience pour pouvoir être opérés sans douleur. Mais bien que les humains utilisent l’anesthésie générale depuis plus de 150 ans, nous ne comprenons toujours pas complètement comment elle affecte le cerveau.
Pour le découvrir, nous nous sommes tournés vers un genre de corail pierreux appelé corail cerveau lobé (Lobophyllia). En utilisant une molécule fluorescente unique présente dans le corail à cerveau lobé, nous avons réussi à isoler une cible importante des médicaments anesthésiants généraux dans le cerveau des mouches à fruits. Nos résultats pourraient aider à développer une anesthésie plus sûre pour les humains.
Un corail qui brille dans le noir
Les coraux à cerveau lobé sont bioluminescents, ce qui signifie qu’ils peuvent naturellement produire et émettre de la lumière. On les trouve dans les océans Indien et Pacifique, aux côtés d’autres créatures similaires à valeur scientifique, comme la gelée de cristal Aequorea victoria.
Aequorea victoria est une méduse bioluminescente que l’on trouve dans l’océan Pacifique. Shutterstock
Les habitants bioluminescents des océans ont doté les chercheurs d’une puissante boîte à outils de molécules fluorescentes pour étudier et suivre les processus biologiques. Ils ont même inspiré la découverte de la protéine fluorescente verte, récompensée par le prix Nobel.
La molécule fluorescente trouvée dans le corail à cerveau lobé, Eos, a une caractéristique plutôt surprenante: elle peut changer de couleur. Cela permet aux scientifiques d’observer le mouvement des protéines au sein des cellules vivantes – ce qui était auparavant impossible.
Imaginez que vous ayez un arbre de Noël couvert de lumières mais qu’elles soient toutes allumées de la même couleur; l’arbre pourrait apparaître un peu flou de loin. En revanche, si l’une des lumières passait à une autre couleur, vous la repéreriez facilement.
Les mêmes principes s’appliquent lorsque les scientifiques tentent de suivre les protéines en mouvement dans les cellules. Les protéines effectuent de multiples tâches vitales pour une cellule et les suivre peut nous aider à comprendre leur fonction, mais elles sont généralement trop petites pour être vues avec des microscopes ordinaires.
En utilisant la molécule Eos, nous pouvons développer des microscopes à super-résolution qui révèlent les plus petits éléments au sein des cellules, y compris les protéines.
Un corail cerveau lobé multicolore (Lobophyllia) aux extrémités jaunes. Shutterstock
Un cerveau endormi n’est pas inactif.
Aujourd’hui, l’anesthésie consiste généralement à injecter dans la veine du patient une dose d’un médicament sédatif et d’un antidouleur. Par exemple, l’association de propofol et de fentanyl vous rendra inconscient et vous empêchera de ressentir la douleur.
Les médicaments sédatifs, y compris les somnifères, utilisent la capacité naturelle de votre cerveau à vous endormir. Ils ciblent les circuits de votre cerveau qui régulent l’éveil et les empêchent d’être actifs.
Cependant, l’activité cérébrale d’une personne endormie est très différente de celle d’une personne sous anesthésie. Un cerveau endormi effectue de nombreuses tâches et est assez actif. Un cerveau sous anesthésie est largement insensible.
Pourquoi ne sommes-nous pas capables d’être réveillés alors que nous sommes sous anesthésie générale? Pour le savoir, les scientifiques doivent identifier ce qui, dans le cerveau, en dehors des voies du sommeil, est ciblé par les médicaments d’anesthésie générale.
L’anesthésie bloque la capacité de traitement du cerveau.
Les neurones, les cellules du cerveau, communiquent entre eux par un processus appelé neurotransmission synaptique. C’est la principale façon dont notre cerveau traite les informations.
La neurotransmission permet aux neurones de dialoguer entre eux et de traiter des informations telles que la douleur. Shutterstock
Pour qu’il y ait neurotransmission, des protéines spécialisées au sein des neurones doivent libérer des substances chimiques appelées neurotransmetteurs (comme la dopamine ou le glutamate). Les protéines sont dynamiques. Elles peuvent se déplacer librement à l’intérieur des neurones et sont souvent nécessaires dans différentes parties de la cellule.
Pour notre recherche, nous avons pris la molécule Eos et l’avons attachée sur une protéine appelée syntaxine1A – qui est responsable de la facilitation de la neurotransmission – pour voir comment les médicaments anesthésiques généraux pourraient affecter sa fonction normale dans le cerveau des mouches à fruits.
Nous avons constaté que la dynamique de la syntaxine1A était altérée par les médicaments anesthésiques généraux tels que le propofol et l’isoflurane. La protéine s’est retrouvée piégée dans des amas de protéines et son mouvement était donc restreint.
C’est peut-être ce qui a réduit l’efficacité de la neurotransmission, empêchant le cerveau de traiter des informations complexes.
Un objectif pour développer de nouveaux médicaments plus sûrs.
De nombreuses protéines autres que la syntaxine1A sont impliquées dans la neurotransmission. Il est donc probable que d’autres soient également affectées par les médicaments anesthésiants.
Cette nouvelle façon d’observer le comportement des protéines individuelles dans un tissu cérébral intact permettra, nous l’espérons, de découvrir davantage de cibles médicamenteuses et d’expliquer les mécanismes précis qui sous-tendent les anesthésiques généraux.
Par conséquent, ces connaissances contribueront à la mise au point de médicaments plus sûrs et présentant moins d’effets secondaires. Et le développement de médicaments ciblés pourrait contribuer à prévenir les temps de récupération anormalement longs observés chez certains patients qui subissent une anesthésie générale.
Le développement de médicaments anesthésiques sera amélioré lorsque nous comprendrons mieux comment ces médicaments nous affectent. Shutterstock
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Cet article est republié depuis The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l’article original.