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Des niveaux anormaux d’hormones de stress comme l’adrénaline et le cortisol sont liés à divers troubles de santé mentale, notamment la dépression et le syndrome de stress post-traumatique (SSPT). Les chercheurs du MIT ont maintenant mis au point un moyen de contrôler à distance la libération de ces hormones par la glande surrénale, en utilisant des nanoparticules magnétiques.

Contrôler les hormones des glandes surrénales

Cette approche pourrait aider les scientifiques à mieux comprendre comment la libération d’hormones influence la santé mentale, et pourrait éventuellement offrir une nouvelle façon de traiter les troubles liés aux hormones, affirment les chercheurs.
« Nous cherchons comment étudier et éventuellement traiter les troubles liés au stress en modulant le fonctionnement des organes, plutôt que de faire quelque chose de très invasif dans le système nerveux central », explique Polina Anikeeva, professeur de science et d’ingénierie des matériaux au MIT.
Pour contrôler la libération des hormones, Dekel Rosenfeld dans le groupe d’Anikeeva, a développé des nanoparticules magnétiques spécialisées qui peuvent être injectées dans la glande surrénale. Lorsqu’elles sont exposées à un faible champ magnétique, ces particules s’échauffent légèrement, activant des canaux thermosensibles qui déclenchent la libération d’hormones. Cette technique peut être utilisée pour stimuler un organe situé au plus profond du corps avec une invasivité minimale.
« Certains troubles que nous considérons comme neurologiques peuvent être traités à partir de la périphérie, si nous pouvons apprendre à moduler ces circuits locaux plutôt que de revenir aux circuits globaux du système nerveux central », déclare Anikeeva, qui est membre du laboratoire de recherche en électronique du MIT.
Comme cible pour stimuler la libération d’hormones, les chercheurs ont choisi des canaux ioniques qui contrôlent le flux de calcium dans les cellules surrénales. Ces canaux ioniques peuvent être activés par une variété de stimuli, y compris la chaleur. Lorsque le calcium circule dans des canaux ouverts vers les cellules surrénales, celles-ci commencent à pomper des hormones. « Si nous voulons moduler la libération de ces hormones, nous devons être capables de moduler l’afflux de calcium dans les cellules surrénales », explique Rosenfeld.

Des nanoparticules de magnétite

Contrairement aux recherches précédentes du groupe d’Anikeeva, dans cette étude, la stimulation magnétothermique a été appliquée pour moduler la fonction des cellules sans introduire artificiellement un gène. Pour stimuler ces canaux thermosensibles, qui se trouvent naturellement dans les cellules surrénales, les chercheurs ont conçu des nanoparticules de magnétite, un type d’oxyde de fer qui forme de minuscules cristaux magnétiques d’environ 1/5000 de l’épaisseur d’un cheveu humain.
Chez les rats, ils ont découvert que ces particules pouvaient être injectées directement dans les glandes surrénales et y rester pendant au moins six mois. Lorsque les rats ont été exposés à un faible champ magnétique – environ 50 millitesla, soit 100 fois plus faible que les champs utilisés pour l’imagerie par résonance magnétique (IRM) – ces particules se sont échauffées d’environ 6 degrés Celsius, ce qui est suffisant pour déclencher l’ouverture des canaux calciques sans endommager les tissus environnants.
Le canal thermosensible qu’ils ont ciblé, connu sous le nom de TRPV1, se trouve dans de nombreux neurones sensoriels dans tout le corps, y compris les récepteurs de la douleur. Les canaux TRPV1 peuvent être activés par la capsaïcine, le composé organique qui donne aux piments leur chaleur, ainsi que par la température. On les trouve chez toutes les espèces de mammifères et ils appartiennent à une famille de nombreux autres canaux qui sont également sensibles à la chaleur.
Cette stimulation a déclenché une ruée hormonale – doublant la production de cortisol et augmentant la noradrénaline d’environ 25 %. Cela a entraîné une augmentation mesurable du rythme cardiaque des animaux.

Traiter le stress et la douleur

Les chercheurs prévoient maintenant d’utiliser cette approche pour étudier comment la libération d’hormones affecte le syndrome de stress post-traumatique et d’autres troubles liés aux hormones. De plus, elle pourrait éventuellement être adaptée pour traiter ces troubles. Cette méthode offrirait une alternative beaucoup moins invasive aux traitements qui impliquent l’implantation d’un dispositif médical pour stimuler électriquement la libération d’hormones, ce qui n’est pas faisable dans des organes tels que les glandes surrénales qui sont souples et fortement vascularisées, affirment les chercheurs.
Un autre domaine dans lequel cette stratégie pourrait être utilisée est le traitement de la douleur, car les canaux ioniques sensibles à la chaleur se trouvent souvent dans les récepteurs de la douleur.
« Pouvoir moduler les récepteurs de la douleur avec cette technique nous permettra potentiellement d’étudier la douleur et de la contrôler, ce qui, espérons-le, pourrait offrir une alternative aux médicaments ou aux implants pour la douleur chronique », déclare Mme Anikeeva. Avec une étude plus approfondie de l’existence du TRPV1 dans d’autres organes, cette technique peut potentiellement être étendue à d’autres organes périphériques tels que le système digestif et le pancréas.
Cette recherche a été publiée dans Science Advances.
Source : MIT
Crédit photo : Pexels