Éteindre la douleur par la lumière ultraviolette

Après les classes préparatoires, j’ai intégré l’Ecole Normale Supérieure en filière biologie et durant l’année de césure proposée aux étudiants, j’ai opté pour une année de L3 en physique appliquée. Mon objectif était d’acquérir des bases solides pour mieux appréhender les équipements et les mécanismes biologiques. L’imagerie biomédicale m’a intéressée et j’y ai vu l’opportunité d’allier les deux domaines. J’ai donc choisi un M2 sur la thématique des ultrasons et démarré des travaux de doctorat dans le même laboratoire. Mais, rapidement, je me suis rendu compte que le sujet, très orienté sur la physique théorique, ne répondait pas à mes aspirations : j’avais besoin d’avoir des résultats plus rapidement applicables à la biologie.

J’ai alors entamé un nouveau sujet de thèse dans l’équipe de Guillaume Sandoz. Celui-ci avait développé une molécule « photoswitchable » – c’est-à-dire activée par la lumière, des ultraviolets de type A (UV-A) en l’occurrence – capable d’activer des canaux ioniques impliqués dans le contrôle de la douleur et les mécanismes de la migraine.

Le point de départ a été une observation fortuite. Mes premières expériences avaient montré qu’un canal ionique, appelé TRAAK, qui freine les messages douloureux, était stimulé par une molécule photoswitchable similaire. C’est en réalisant une expérience contrôle, destinée à vérifier que c’était bien cette molécule qui agissait sur TRAAK et non la lumière… que j’ai découvert en réalité que la lumière seule suffisait pour activer TRAAK, un résultat complètement inattendu ! Et il n’y avait que ce canal TRAAK qui y répondait. En revanche, son homologue humain n’était pas sensible à la lumière… un résultat très décevant au premier abord. Puis j’ai mis en évidence qu’un seul acide aminé – une méthionine – au cœur de la protéine TRAAK murine, était responsable de la sensibilité aux UV.

Par différentes techniques et en collaboration avec d’autres équipes, nous avons alors décortiqué les mécanismes en jeu : l’illumination par les UV-A provoque la formation de molécules – appelées espèces réactives de l’oxygène – qui oxydent cet acide aminé, induisant un changement de conformation du canal TRAAK qui passe d’une forme inactive à une forme active. Or, le canal TRAAK est présent dans le système nerveux central et dans les nocicepteurs, les terminaisons nerveuses qui permettent de capter la douleur sur tout le corps. Son activation induit une désensibilisation de ces nocicepteurs, le message douloureux n’est pas envoyé au cerveau. Nous avons en effet montré chez la souris que l’illumination d’une patte par des UV-A induit une analgésie efficace et prolongée de plusieurs heures, supérieure aux stratégies médicamenteuses standards.

L’illumination par les UV-A entraîne la formation molécules instables (espèces réactives de l’oxygène, ROS) qui oxydent un acide aminé particulier (une méthionine, MET) des canaux ioniques TRAAK présents dans les terminaisons nerveuses. Cette réaction, qui active TRAAK, conduit à la désensibilisation des récepteurs à la douleur dans la zone de peau illuminée. L’analgésie dure plusieurs heures chez le rongeur.

©Guillaume Sandoz. Schéma adapté de Bied M et al. Light-induced analgesia provides a drug-free optical method for pain relief via activation of TRAAK k+ channels. Nat Commun 2016 : 17 ; 620.

Cette approche analgésique est particulièrement intéressante car elle est non invasive, simple à mettre en œuvre, peu coûteuse et sans effet adverse si les paramètres de l’illumination sont bien contrôlés. Elle pourrait donc être utilisée utilement comme alternative aux médicaments pour les essais précliniques chez l’animal.

Par ailleurs, les mécanismes révélés constituent de nouvelles cibles thérapeutiques pour lutter contre la douleur chez l’humain. Je n’ai pas pu aller au-delà de ces résultats car j’ai entamé ce projet seulement en début de doctorat. De ce point de vue, le soutien de la FRM pour ma 4e année a été essentiel, notamment pour la partie collaborative. Aujourd’hui l’équipe de Guillaume Sandoz poursuit ses recherches sur les canaux ioniques et le contrôle de la douleur, notamment la recherche d’une molécule susceptible d’activer le canal TRAAK humain.

De mon côté, je suis aujourd’hui cheffe de projet en recherche clinique à la Délégation à la recherche clinique et à l’innovation au CHU de Nice. Ce poste satisfait pleinement mon souhait d’être en lien direct avec des projets voués à être transférés rapidement au patient, dans tous les domaines médicaux.

Lexique

1. Acide aminé  : élément de base dont l’enchaînement compose la structure élémentaire d’une protéine.
2. Changement de conformation : Changement de forme de la molécule

Source

Source : Bied M, Landra-Willm A, Chasso AA et al. Light-induced analgesia provides a drug-free optical method for pain relief via activation of TRAAK k+ channels. Nat Commun 2026 : 17, 620.