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À la confluence de la médecine et de la biologie, la cellule

Il faut remonter à la deuxième partie du 17e siècle et à la naissance des ancêtres des microscopes pour voir apparaître en biologie, une discipline encore très balbutiante à ce moment, le terme de « cellule ». Il est proposé par le Néerlandais Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723) et avalisé par l’Anglais Robert Hooke (1635-1703). Le vivant serait composé d’entités pour la plupart invisibles à l’œil nu.

La cytologie, ou biologie cellulaire, venait de naître. Nul ne pouvait envisager alors l’ampleur de la complexité structurelle et fonctionnelle de ces milliards d’incroyables micro-usines vivantes, à la fois chimiques, électriques, génétiques et biologiques. Elles renferment notre patrimoine génomique, orchestrent leur propre reproduction, rythment notre croissance, expriment nos spécificités d’espèces, témoignent de nos adaptations et comportements, interagissent entre elles, mais, malheureusement, accueillent bon nombre de nos maladies.

La cellule, une machine sous tension qui nous tient au courant

L’observation des cellules a mis en évidence leur intense et minutieuse activité électrique, spécialement celles constitutives de notre cerveau, les neurones. Cette activité endogène à la cellule est un indicateur de sa bonne ou mauvaise santé. Par ailleurs, la stimulation externe d’une cellule et l’observation de ses réactions éclairent sur l’influence du milieu ou de la molécule auxquels la cellule est exposée par le chercheur. « L’électrophysiologie étudie les propriétés électriques des cellules et des tissus biologiques. Chez E-phy-science on se concentre sur ces signaux dans le système nerveux », déclare Mélissa Farinelli, fondatrice de la société.

E-Phy-Science : haute intensité, beaucoup de potentiel

Créée en 2013 par Melissa Farinelli à la suite d’un très impressionnant parcours universitaire doctorant en biologie et neurosciences effectué entre Nice et Zurich, épaulée par Michel Lazdunski (entre autre fondateur de l’IPMC de Sophia, médaille d’or et d’argent du CNRS, grand prix de l’Académie des sciences) qui a rejoint son comité scientifique dès le début de l’aventure, la société E-Phy-Science est une jolie pépite hébergée dans le Bioparc de Sophia (ancien site de Galderma). « Nous fêtons avec fierté les dix ans de la société. L’équipe Ephyscienne compte onze profils scientifiques tous spécialisés en biologie et neurosciences. Je suis sereine sur l’avenir. Notre business model prouve chaque jour sa solidité. Nous tissons des liens solides avec l’Allemagne, le Japon et les USA où j’envisage un développement commercial. Nous signons 80 % de notre chiffre hors France », résume Mélissa.

Les techniques d’électrophysiologie se pratiquent selon trois modalités : in vivo (directement sur l’animal, en l’occurrence des rongeurs), ex-vivo (sur des coupes cérébrales maintenues en vie dans du liquide cérébrospinal artificiel) et enfin in vitro (sur des cultures cellulaires en boîte de Petri). « La spécificité et l’avantage concurrentiel d’E-Phy-Science sont de proposer ces trois modalités sur la même plateforme, avec la même équipe, offrant une ″efficience″ de nos tests, d’où le clin d’œil avec le nom ″E-Phy-Science″. Nous accomplissons nos missions en moins de trois mois, parfois deux à trois semaines suffisent, ce qui sont des temps extrêmement courts dans cet environnement », pitche Mélissa avec assurance.

Alimenté en continu par de nombreux projets, un programme de recherche en alternatif

E-Phy-Science répond d’abord à des demandes, surtout venant du Japon, de campagnes électrophysiologiques pour du test préclinique. Il s’agit de creuser les mécanismes d’action sur la cellule de certaines molécules pressenties pour entrer dans la composition d’un traitement. « Grâce à nos campagnes de tests, nous aidons les industriels de la pharmacie à filtrer en amont du process de mise sur le marché des molécules. Ces étapes sont très importantes pour réduire le nombre de molécules candidates à devenir un médicament, et en conséquence, réduire les coûts et les délais. Les Big Pharma aujourd’hui externalisent ces tâches vers des sous-traitants, des CRO pour ″Contract Research Organisation″. C’est ce que nous sommes et ce que nous faisons », explique Mélissa.

« En parallèle nous menons un projet de recherche sur les maladies neurodégénératives, comme Alzheimer », ajoute Mélissa. Les équipes d’E-Phy-Science réalisent des implantations stéréotaxiques d’électrodes. Grâce à des machines très spécialisées d’étirement de pipettes, un fil d’argent d’une section de l’ordre du micron est intégré dans ces cheveux de verre. L’électrode micrométrique ainsi fabriquée pourra pointer (si nécessaire) sur un neurone en particulier. Fascinant ! L’opération se réalise avec l’aide de microscopes très puissants. « Il faut toute l’expérience des collaborateurs à ce moment pour sélectionner un neurone pertinent dans le tissu étudié en fonction de l’expérience en cours. Son activité électrique est mesurée, amplifiée et visualisée sur nos écrans d’analyse », complète Melissa.

La technologie est suffisamment au point pour capter les données de l’activité d’un seul canal ionique dans l’espace synaptique, là où se déroulent précisément tous ces transports hyper-délicats de neurotransmetteurs, entre neurone émetteur et neurone récepteur. « Une mesure d’une minute renseignera sur la physiologie de la cellule considérée. Une stimulation en haute fréquence durant plusieurs heures évaluera la plasticité synaptique du neurone étudié, un marqueur majeur dans la compréhension d’Alzheimer au niveau de la zone du cerveau appelée hippocampe. Les organismes atteints de cette maladie perdent significativement leur plasticité synaptique. Enfin, dans les expériences in-vivo, il n’est pas rare de collecter des patterns électriques pendant plusieurs mois », achève d’expliquer Melissa.

Oser le voyage vers la dernière terra incognita du corps

Là comme ailleurs, les quantités de données importantes, la recherche de signatures électriques connues, l’identification de biomarqueurs spécifiques aux pathologies étudiées constituent des appels d’air évidents pour l’IA. L’apprentissage profond commence lui aussi à coloniser l’univers de l’électrophysiologie, au même titre que la biologie cellulaire et les neurosciences. « Le cerveau demeure un terrain de jeu extraordinaire, qui propose encore tellement de zones à explorer. Nous n’en sommes qu’au début du voyage. Je n’ai aucun doute sur l’avenir très prometteur des biotech, adossées à l’IA et aux neurosciences, par exemple dans le domaine de l’épigénétique », nous livre Mélissa en guise de conclusion.

Avec ses 86 milliards de neurones et ses 10 000 milliards de synapses, cet organe d’un kilogramme quatre en moyenne pour notre espèce, ne cesse de nous défier et de nous fasciner à la fois. L’électrophysiologie, grâce à des progrès technologiques de taille, permet d’en mieux comprendre certains des fonctionnements intimes, par le biais de son activité électrique.

Nous avons de sérieuses raisons de nous faire encore beaucoup de nœuds au cerveau pour le comprendre vraiment. Mélissa et son équipe ont commencé avec brio à les dénouer.