Contrôle du déplacement de Caenorhabditis elegans par la lumière grâce à l'optogénétique.
La capacité d’exciter ou inhiber spécifiquement des cellules par la lumière en utilisant l’optogénétique est devenue un outil puissant pour étudier le système nerveux. Des expériences optogénétiques dans des petits organismes ont principalement été effectuée en illuminant tout la surface où se déroule l’expérience et du ciblage génétique, mais ces stratégies ne permettent pas toujours de cibler des cellules spécifiques. L’illumination ciblée peut être une alternative valable, mais jusqu’à aujourd’hui elle n’a été utilisée que sur des animaux immobiles, sans possibilité d’observer un output comportemental.
Les chercheurs présentent une technologie avec un éclairage multimodal et en temps réel qui permet autant de suivre que d’enregistrer le comportement d’un C.elegans qui peut se déplacer librement, tout en stimulant des cellules spécifiques qui expriment la channelrhodopsine-2 ou MAC. Ils ont utilisé ce système pour étudier, à l’aide de la lumière, les rôles des neurones sensoriels et des neurones qui permettent l’orientation du ver sur l’effet comportemental. Cette technologie basée sur l’optogénétique nous permet de mieux contrôler, altérer, observer et chercher à comprendre comment les neurones, les muscles et les circuits donnent finalement le comportement chez les animaux.
Les chercheurs ont pu faire changer de direction un C.elegans et l’orienter dans la direction de leur choix, en ciblant des neurones spécifiques via un éclairage spécifique et à des temps donnés.
Cette étude a été faite chez Caenorhabditis, un ver simple. Il n’est pas dit qu’il soit aussi facile de diriger des animaux plus complexes tels que les Mammifères, mais le résultat est impressionant en soi.
Les chercheurs sont parvenus à contrôler, par l’optogénétique, des neurones du ver Caenorhabditis elegans leur permettant de le faire tourner dans la direction où ils le souhaitent au moment où ils effectuent leur photostimulation (les neurones permettant de diriger le ver à gauche ou à droite sont activables par la lumière après injection d’un virus).
Jouer à snake avec un ver vivant : des vidéos montrant comment les chercheurs contrôlent le comportement du ver sont disponibles gratuitement en ligne sur le site de Nature.
The ability to optically excite or silence specific cells using optogenetics has become a powerful tool to interrogate the nervous system. Optogenetic experiments in small organisms have mostly been performed using whole-field illumination and genetic targeting, but these strategies do not always provide adequate cellular specificity. Targeted illumination can be a valuable alternative but it has only been shown in motionless animals without the ability to observe behavior output. We present a real-time, multimodal illumination technology that allows both tracking and recording the behavior of freely moving C. elegans while stimulating specific cells that express channelrhodopsin-2 or MAC. We used this system to optically manipulate nodes in the C. elegans touch circuit and study the roles of sensory and command neurons and the ultimate behavioral output. This technology enhances our ability to control, alter, observe and investigate how neurons, muscles and circuits ultimately produce behavior in animals using optogenetics.
