Le Dr Lin Tian et son équipe de recherche ont développé une nouvelle technologie qui permettra de mieux comprendre les divers effets comportementaux des actions des opioïdes sur le cerveau en réponse à des expériences douloureuses et enrichissantes. Crédit : Helena Pinheiro
Les scientifiques ont développé de nouveaux biocapteurs qui permettent de suivre en temps réel la signalisation des opioïdes dans le cerveau, offrant ainsi des informations approfondies sur les effets des opioïdes et améliorant le développement de thérapies ciblées.
De nouvelles découvertes d’un chercheur de l’Institut Max Planck de Floride pour les neurosciences pourraient révolutionner notre compréhension de l’impact des opioïdes sur le cerveau. Malgré le débat intense autour de la crise actuelle des opioïdes, nos connaissances actuelles sur la façon dont les opioïdes agissent dans le cerveau restent assez limitées.
Cela est principalement dû aux difficultés d'observation et de mesure des effets des opioïdes dans le cerveau en temps réel. Cependant, une récente avancée technologique, menée par le Dr Lin Tian et son équipe de recherche et ses collaborateurs, a récemment été publiée dans Neurosciences de la naturea surmonté ces limitations et est sur le point de transformer la façon dont les scientifiques étudient la signalisation opioïde dans le cerveau.
Que savons-nous de la signalisation des opioïdes ?
Les opioïdes pharmaceutiques, comme la morphine et l’oxycodone, et les drogues opioïdes illicites comme l’héroïne, affectent le cerveau et le corps en se liant aux récepteurs opioïdes situés à la surface des cellules du système nerveux. Ces récepteurs réagissent normalement aux substances chimiques produites naturellement et libérées dans votre cerveau, appelées opioïdes endogènes, notamment les endorphines, les enképhalines et les dynorphines.
Libérées en réponse à des activités agréables comme le rire, le sexe et l'exercice physique, et à des activités désagréables comme les blessures et les traumatismes, ces substances chimiques se lient aux récepteurs opioïdes et réduisent la capacité des neurones à recevoir et à transmettre des signaux. Ces effets cellulaires conduisent finalement aux effets cognitifs et comportementaux associés aux opioïdes, notamment les sentiments positifs, le soulagement de la douleur et la dépendance.
Défis dans la compréhension de la signalisation des opioïdes
De nombreuses questions demeurent quant à la manière dont ces effets comportementaux sont causés par les opioïdes et quant à la possibilité d’exploiter des propriétés spécifiques des opioïdes, comme le soulagement de la douleur, sans effets indésirables, comme la dépendance. La littérature scientifique sur les opioïdes est abondante et a confirmé que cibler le système opioïde présente un intérêt clinique, non seulement pour la gestion de la douleur, mais aussi, plus récemment, pour le traitement de troubles de santé mentale tels que l’anxiété et la dépression. Le développement de thérapies capables de cibler ces problèmes de santé tout en prévenant la tragédie de l’épidémie actuelle d’opioïdes nécessite une meilleure compréhension des divers effets des opioïdes sur le cerveau.
La diversité des effets des opioïdes sur le cerveau est due à plus de 20 substances chimiques opioïdes différentes produites dans le cerveau et à plus de 500 opioïdes synthétiques différents. La plupart de ces différents opioïdes interagissent avec les trois types de récepteurs opioïdes avec des forces différentes. Leurs effets variés dépendent de la concentration d'opioïdes, des récepteurs spécifiques présents et des circuits cérébraux impliqués.
« Des efforts sont en cours pour exploiter diverses propriétés thérapeutiques des opioïdes en ciblant des actions de récepteurs et des circuits cérébraux spécifiques afin de développer des thérapies plus efficaces et plus sûres. Cependant, ces efforts ont été entravés par notre incapacité à mesurer efficacement en temps réel la signalisation des opioïdes dans le cerveau », a déclaré le Dr Tian.
Une nouvelle technologie ouvre la voie à la compréhension des opioïdes dans le cerveau
Grâce à un effort considérable de développement et de test de plus de 1 000 variantes, l'équipe du Dr Tian a optimisé des biocapteurs extrêmement sensibles basés sur les trois récepteurs opioïdes. Ces biocapteurs, initialement développés alors que Tian était à l'Université de Californie à Davis, émettent une fluorescence lors de la liaison de l'opioïde au capteur et s'éteignent lorsque l'opioïde n'est plus présent. Les biocapteurs servent donc de proxy pour la liaison de l'opioïde à des récepteurs opioïdes spécifiques. L'introduction de ces capteurs dans le cerveau d'un animal permet de visualiser la signalisation des opioïdes à travers le cerveau en temps réel.
« La puissance de cette nouvelle technologie réside dans le fait que nous disposons désormais d’outils pour comprendre le système opioïde naturel du cerveau, notamment pour distinguer les différents effets des opioïdes. Nous pouvons suivre en temps réel la libération endogène d’opioïdes, déclenchée à la fois par la récompense et l’aversion, et observer les différences de signalisation des opioïdes dans différents circuits cérébraux. »
L’équipe du Dr Tian a déjà largement partagé ces nouveaux outils pour accélérer l’impact que cette nouvelle technologie aura sur la compréhension des opioïdes.
Cette recherche a été financée par Instituts nationaux de la santé y compris l'Initiative NIH BRAIN (U01NS103522, U01NS120820 et U01NS113295), le National Institute of Drug Addiction (R37DA033396, R61DA051489, K99058709) et le National Institute of Mental Health (ZIA-MH002970-04) et les subventions des National Institutes of Health (DA008863, DA058300 et DK126740).
