Capteurs de neuromodulateurs sans fil in vivo à partir d'aptamères – APTAWINS

En Europe seulement, environ 180 millions de personnes sont touchées par des troubles cérébraux, soulignant le besoin de méthodes innovantes pour élucider les voies de communication chimique complexes du cerveau. Le projet APTAWINS vise à améliorer notre compréhension des troubles cérébraux tels que la maladie de Parkinson en développant une technologie révolutionnaire de détection des neuromodulateurs. Alors que la détection électrique a fait des progrès significatifs en neurosciences, la quantification des neuromodulateurs - un aspect crucial de la (dys)fonction cérébrale - est en retard. Le cerveau communique non seulement par des signaux électriques, mais aussi via des échanges chimiques, où les neuromodulateurs jouent des rôles cruciaux. Ajoutant à la complexité, la communication chimique implique la libération simultanée de plusieurs neuromodulateurs. Pourtant, les techniques de recherche existantes peinent à détecter ces neuromodulateurs simultanément. Notre projet vise à dépasser ces limitations en développant des biocapteurs sans fil capables de détecter et de quantifier en temps réel plusieurs neuromodulateurs in vivo.

Notre approche multidisciplinaire porte sur un consortium très diversifié possédant une expertise en chimie des aptamères, en physique des semi-conducteurs organiques, en bioélectronique sans fil et en neurosciences expérimentales. En exploitant cette collaboration transdisciplinaire entre la Suisse et la France, nous visons à développer des transistors électrochimiques organiques (OECT) à base d'aptamères avec une sensibilité et sélectivité élevée. De plus, l'objectif est d'avoir des capteurs multiplexés pour la détection de plusieurs neuromodulateurs, à savoir la sérotonine, la dopamine et l'acétylcholine à des échelles microscopiques. Une communication sans fil sera intégrée pour surveiller les neuromodulateurs chez les rongeurs en mouvement libre afin de rendre la technologie généralisable à d'autres groupes de recherche. Ces capteurs faciliteront l'étude de l'interaction de ces neuromodulateurs dans des conditions telles que la maladie de Parkinson, où la compréhension de la libération coordonnée de dopamine, de sérotonine et d'acétylcholine est cruciale.

Notre plan de recherche intègre des jalons clés impliquants les quatre équipes tout au long du projet. Des biocapteurs à partir d’OECT modifiés par des aptamères de sérotonine et de dopamine seront fabriqués, caractérisés et validés pour une détection spécifique et sélective dans des environnements complexes, tels que des tranches de tissu cérébral ex vivo. Ensuite, nous déploierons ces biocapteurs multiplexés dans des tranches de cerveau strié d'un modèle de maladie de Parkinson, permettant le suivi simultané de la dopamine et de l'acétylcholine pour la première fois. Enfin, nous intégrerons ces capteurs à un système de communication sans fil pour permettre le suivi de plusieurs neuromodulateurs chez des animaux en mouvement libre, tant dans des conditions de maladie de Parkinson contrôlées que pathologiques. Ces jalons marqueront un progrès significatif dans le développement et l'application de biosenseurs sans fil pour la recherche en neurosciences pour une meilleure compréhension et traitement des troubles neurologiques.

Les résultats attendus du projet APTAWINS dépassent la recherche académique, avec impact potentiel sur la biomédecine dans son ensemble. Notre travail permettra de renforcer les laboratoires de neurosciences diversifiés dans le monde entier. De plus, la mise en œuvre réussie de biodétection sans fil de la maladie de Parkinson promet des perspectives de nouveaux traitements pharmacologiques et ouvre la voie à de futures applications de neuroprothèses chez l'homme. En résumé, APTAWINS représente un projet novateur pour faire progresser les frontières de l'analytique, des neurosciences et de la biomédecine grâce à une technologie innovante de biodétection sans fil.