Développement de nanocapteurs optiques pour mesurer les fluctuations d'ions et de neurotransmetteurs dans le cerveau

 

Denis Boudreau

Université Laval

 

Domaine : techniques, mesures et systèmes

Programme projet de recherche en équipe

Concours 2015-2016

Un des grands défis de notre siècle est de résoudre les mystères du cerveau. Une des clés pour cette tâche colossale est de développer la capacité de mesurer dans leur contexte comment chaque composante du cerveau intègre, décode et transfert l'information. Ceci requiert le développement de technologies transformatives, telles que celles exploitant
l'optique qui offrent des possibilités sans précédent pour étudier le cerveau et ses composantes en fonction.

Notre équipe multidisciplinaire propose de développer des outils pour étudier comment les concentrations d'ions et de neurotransmetteurs dans l'espace extracellulaire du cerveau sont régulées durant l'activité du cerveau. Pour ce faire, nous proposons de développer des nanoparticules fluorescentes hautement photostables et sensibles aux ions Ca2+, K+ et H+, de même qu'au neurotransmetteur dopamine. Ces nanocapteurs seront testés sur des réseaux de neurones maintenus en cultures et sur des tranches de cerveau de rat à l'aide de techniques de vidéo-microscopie en fluorescence.

La finalité du projet est de pouvoir faire ces mesures dans le cerveau intact d'un animal vivant. Ainsi, pour introduire et observer ces nanocapteurs dans un cerveau, nous allons utiliser des fibres optiques multi-coeur, dont les extrémités seront fonctionalisées avec ces nanocapteurs, couplées à une source de lumière et un détecteur. De plus ces fibres seront aussi modifiées pour servir d'électrode mesurant les courants électriques. Ces outils permettront pour la première fois de mesurer, dans le cerveau d'un animal vivant, les fluctuations d'ions et de neurotransmetteurs autour d'un neurone dont l'activité électrique est mesurée et/ou controlée simultanément.