COURANTS, CANAUX ET MIGRAINES : LE VOYAGE ÉLECTRIQUE DE NOS NEURONES

DES GRENOUILLES QUI TRESSAILLENT : NAISSANCE DE LA BIOÉLECTRICITÉ

Tout commence en 1756, à Padoue. Le médecin Leopoldo Caldani applique des décharges électriques sur des muscles et sur un cœur isolé. Et là, miracle :
ça bouge ! La grenouille devient rapidement l’animal star des expériences : hyper-sensible, elle dévoile que les nerfs réagissent à l’électricité comme de petits câbles vivants.

Quelques années plus tard, en 1780, Luigi Galvani remarque qu’une cuisse de grenouille tressaute lorsqu’elle est reliée à deux métaux. Il y voit la preuve d’une « électricité animale » produite par le corps. Mais tout le monde n’est pas d’accord. Alessandro Volta, lui, pense que le courant vient des métaux, pas du corps. Pour soutenir son idée, il invente en 1799 la première pile électrique.

Un désaccord fécond : des débats entre Galvani et Volta naît l’électrophysiologie moderne.

LE LANGAGE ÉLECTRIQUE DES NEURONES

Pourquoi l’électricité ? Parce que c’est ultra-rapide. Les neurones transforment les informations en impulsions électriques qui filent le long des fibres nerveuses en quelques millièmes de seconde. Au cœur de ce mécanisme : les canaux ioniques, de minuscules portes intégrées dans la membrane des cellules. En s’ouvrant ou en se refermant, elles laissent passer des ions et génèrent des courants électriques.

À partir des années 1940, puis en 1960, Alan Hodgkin et Andrew Huxley étudient l’axone géant du calamar – tellement large qu’on peut y glisser une électrode. Leurs travaux, récompensés par un Nobel en 1963, décrivent le fonctionnement électrique du neurone avec une précision inédite.

À la fin des années 1970, la méthode du patch-clamp apparaît, se perfectionne et permet pour la première fois d’enregistrer le courant d’un seul canal ionique. Puis en 2003, Rod MacKinnon obtient le Nobel pour la première structure 3D d’un canal ionique. En 2021, David Julius et Ardem Patapoutian sont également récompensés pour la découverte des canaux permettant de sentir la chaleur, le froid ou la pression. En un siècle, nos neurones ont cessé d’être des boîtes noires.

À l’Institut de Biologie Valrose, l’équipe de Guillaume Sandoz se concentre sur une famille de canaux découverte en 1996 : les canaux K2P, pour « deux domaines pore ». Leur rôle ? Laisser s’échapper des ions potassium.

pour maintenir le calme électrique des neurones. Quand ces portes se ferment, les neurones deviennent plus sensibles. Cette plus grande sensibilité peut faire basculer vers plusieurs pathologies, notamment les douleurs chroniques et les migraines – ces dernières touchant trois fois plus les femmes que les hommes.

En 2010, une étude montre qu’une mutation du canal TRESK est associée à une forme familiale de migraines. Neuf ans plus tard, l’équipe niçoise démontre que certaines mutations ne bloquent pas seulement TRESK, mais aussi deux cousins : TREK1 et TREK2. Quand ces trois canaux sont mis hors service, les neurones deviennent hyper- excitables, et la migraine s’installe. Mais la bonne nouvelle, c’est qu’en ciblant TREK1 et TREK2, on peut restaurer un fonctionnement normal, ouvrant la voie à de nouvelles pistes thérapeutiques.

TÉLÉCOMMANDER LA DOULEUR : LA LUMIÈRE COMME NOUVEAU MÉDICAMENT

Reste une question : comment piloter finement ces canaux ? En 2023, les chercheurs et chercheuses modifient une molécule et obtiennent LAKI. Résultat : une molécule photosensible qui change de forme selon la lumière reçue. Sous la lumière violette, elle bloque certains canaux et sous la lumière verte, la molécule redevient inactive. Chez la souris, dans le noir, rien ne se passe. Mais un flash violet de 20 secondes suffit à réduire la sensibilité mécanique... puis l’effet disparaît. La douleur peut même être modulée au millimètre près, comme on réglerait la luminosité d’une lampe.

Et ce n’est pas tout : même le ver C. elegans, qui ne possède que 302 neurones, modifie son comportement sous lumière violette en présence de LAKI.

Plus récemment, l’équipe a montré que, chez la souris, certains de ces canaux peuvent être directement activés par la lumière UV. Une simple exposition à cette lumière suffit, chez le rongeur, à réduire la douleur. Des analyses moléculaires révèlent 

qu’un acide aminé précis rend le canal TRAAK sensible aux UV. Si on le remplace, la sensibilité disparaît. La lumière active donc réellement le canal, hyperpolarise les neurones... et diminue la douleur.

UNE PISTE POUR DE FUTURS ANALGÉSIQUES ?

Chez la souris, on teste le seuil de tolérance à la douleur en mesurant le temps de retrait de la patte. L’activation lumineuse du canal permet de doubler ce temps ; elles sont donc moins sensibles à la douleur. Cet effet est efficace pendant plusieurs heures. L’effet dépasse même celui de certains analgésiques classiques comme l’ibuprofène, y compris pour les douleurs chroniques. Testée chez le rat, la méthode fonctionne tout aussi bien.

Cette approche ouvre une nouvelle voie : manipuler les canaux K2P avec la lumière pour offrir une analgésie précise, réversible et non invasive. Une idée audacieuse et des résultats prometteurs qui pourront transformer la prise en charge de la douleur.


Si vous souhaitez en savoir plus sur le sujet, vous pouvez lire cet article The Conversation.