Le contrôle comportemental par l’énergie

Une légère stimulation électrique, et les cellules dansent au rythme des expériences scientifiques. De nombreux chercheurs ont rendu compte des effets de l’électricité et de ses capacités à altérer certains gènes dans des cellules de type Escherichia coli, faisant tourner les flagelles des microbes ou les incitant à échanger des informations avec le voisin sur commande.

Toucher un peu à ces bactéries inoffensives est le premier pas de danse vers les nouveaux bio-senseurs et autres moyens utilisant à la fois des cellules vivantes et matériaux de facture humaine. Mais ce n’est pas la seule manière dont les bactéries, ou plus grosses créatures, peuvent être contrôlées à distance. Les scientifiques sont déjà en train d’utiliser l’énergie pour contrôler les microbes et animaux pour avoir, à terme, une emprise sur les cellules humaines. Ces techniques aux allures de télécommandes organiques peuvent ainsi permettre une meilleure compréhension de notre propre corps et des traitements possibles pour la cécité, le diabète, ou la maladie de Parkinson. Ce processus a apporté plus d’explications sur la mobilité bactérienne son système de communication basée sur une relation horizontale de cellule à cellule. Il laisse entrevoir le potentiel d’un contrôle sur les comportements biologiques. Un peu plus d’explications sur ce procédé :

L’électricité appliquée à l’influence comportementale des cellules

La nouvelle étude indique que l’électricité est une manière rapide et précise de stimuler les cellules. Des chercheurs ont observé l’influence d’un faible courant électrique sur une cellule Escherichia coli avant d’apporter un supplément de protéine appelée pyocyanine (PYO). La pyocyanine a apporté une charge positive de courant et l’a utilisée pour éveiller un mécanisme dans les cellules responsables de l’activation ou désactivation de certains gènes. Les instructions ADN peuvent donc se modifier d’une manière qui serait en temps normal insensible à ce type de stimuli. Les expériences ont ainsi amené les bactéries à nager, et à sécréter des messages dans les molécules qui passaient alors dans d’autres cellules.

Dans ce cas précis, les cellules étaient amenées à émettre un signe lorsqu’elles recevaient le signal. Mais l’électricité pouvait également guider le comportement des cellules qui n’avaient pas encore été manipulées : « Ce [signal] est interprété par les autres cellules qui sont en temps normal ne sont pas affectées par l’un de ces moyens d’expression génétique » déclare le co auteur William Bentley, ingénieur en biologie à l’Université du Maryland de College Park. « Il est possible d’activer n’importe quel gène dans les cellules conditionnées pour répondre au signal de l’électrode, et ensuite par l’altération du processus de signalisation, n’importe quel gène qui normalement répond seulement à un signal moléculaire peut s’activer ».

Les scientifiques utilisent déjà l’électricité dans le corps humain à travers différents outils comme la stimulation cérébrale profonde, stimulation transcrânienne à courant direct et les pacemakers. Cette nouvelle méthode peut toutefois permettre aux scientifiques d’aspirer à des processus qui en temps normal seraient totalement fermés à toute stimulation de ce genre.

Dans le futur, l’électricité pourrait commander les cellules pour les ordonner de synthétiser des hormones ou d’autres molécules. Les bactéries ont déjà été programmées pour faire de la drogue et des médicaments depuis des décennies déjà. « L’insuline prise par les patients diabétiques est en fait basée sur la même bactérie que nous avons manipulée. » précise Bentley. « Nous pouvons envisager de placer ces cellules bactériennes dans des laboratoires qui fabriquent de l’insuline ou tout autre forme de matière composite bénéfique, dans une petite capsule qui contiendrait un outil microélectronique à avaler. » La capsule ou l’implant pourrait détecter le problème, un comportement anormal du sucre dans le sang par exemple, et alors déclencher la production d’insuline, d’antibiotiques ou d’autres médicaments de la part des cellules contrôlées à distance.

Une application au cerveau humain ?

Bien entendu, on est encore bien loin des scénarios auxquels ces lignes peuvent faire penser, où l’on pourrait reprogrammer le comportement humain à base d’une thérapie d’électrochocs appropriés. Car même si les neurologistes peuvent contrôler à l’heure actuelle de petits animaux de laboratoire, ceci est fait dans le cadre d’expérimentation réglementées et demandent le respect de certaines contraintes physiques sur l’utilisation de l’électricité.

Ce genre de manipulation demande en effet l’ouverture du crâne, la recherche du bon réseau de neurones dans la bonne zone du cerveau dans un premier temps. Ensuite, il faut implanter des électrodes dans ces neurones pour que les chocs ne soient appliqués seulement qu’à ces neurones. Ceux-ci doivent alors être altérés selon des paramètres bien particuliers pour viser à une réponse positive dans l’altération du comportement, de l’apprentissage ou de productions cérébrales spécifiques.

Ces manipulations par stimulations électriques ne sont donc pas comparable à du contrôle comportemental qui pourrait s’apparenter à une manipulation de la « volonté ». Il s’agit plutôt d’un ciblage de réponses stimulantes. Lancer de l’électricité dans un cerveau humain de manière aléatoire a forcément des effets et probablement pas aussi contrôlables et prévisibles que les chocs généralisés.

Contrôler un cerveau humain par l’électricité requiert en premier lieu une précision extrême dans la zone à viser, en plus d’une compréhension des fonctionnements de cet organe qui est à l’heure actuelle bien au-delà du savoir actuel dans le domaine de la neurologie. Il faudrait ensuite que la charge électrique envoie la dose exacte d’énergie vers les neurones à stimuler, vers potentiellement des millions de neurones en même temps.

Un scientifique lancé dans le contrôle de l’électricité dans ce cas précis n’aurait alors pas seulement besoin d’un voltage différentiel très précis pour ses manipulations, mais devrait maîtriser une connaissances du cerveau humain encore inaccessible. Chaque cerveau est différent, il devrait donc apprendre à connaître ces dissociations individuelles pour en altérer le fonctionnement. Et chaque cerveau répond à des stimulations différentes et l’intégralité du cerveau n’est pas favorable aux réponses électriques. Il y a également un grand nombre d’informations transmises par des moyens chimiques. Triturer ces agents chimiques peut donc s’avérer plus délicat encore.


1 Electronic control of gene expression and cell behaviour in Escherichia coli through redox signalling, Nature Communications, vol. 8, Bentley, 2017.

 

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