Les plus petits vaisseaux sanguins du cerveau activent le développement de motoneurones dans la moelle épinière

Une étude à base de tissus vivants fournit un nouveau système pour comprendre les processus pathologiques de la sclérose latérale amyotrophique et d'autres troubles

Image : Couches de cellules motoneurones de la moelle épinière (en haut, en blue) et cellules capillaires (en bas, en rouge) convergent à l’intérieur d’une puce d’organe. Neurones et cellules capillaires interagent ensembles le long de la longueur de la puce. L'image a été produite en utilisant un microscope confocal; les couleurs ont été générées par coloration avec des anticorps fluorescents

LOS ANGELES - Une nouvelle étude a révélé que les plus petits vaisseaux sanguins du cerveau humain peuvent activer des gènes connus pour susciter les motoneurones dans la moelle épinière, ce qui provoque les neurones à croître au début du développement. Les résultats pourraient fournir un aperçu de la façon dont la sclérose latérale amyotrophique (SLA) et d'autres troubles neurodégénératifs peuvent se développer.

Afin de faire cette découverte, les chercheurs ont réussi à recréer des tissus vivants des vaisseaux sanguins et des motoneurones de la moelle épinière - qui contrôlent les muscles - à l'extérieur du corps dans le but de montrer comment ils interagissent.

« Jusqu'à maintenant, on croyait que ces vaisseaux sanguins ne donnaient que des nutriments et de l'oxygène, éliminaient des déchets et ajustaient le débit sanguin. Nous avons montré qu'au-delà de la plomberie, ils communiquent génétiquement avec les neurones », explique Samuel Sances, Ph.D., chercheur postdoctoral au Cedars-Sinai Board of Governors Regenerative Medicine Institute. Il est l’auteur principal de l'étude, publié dans le journal Stem Cell Reports.

Quand un embryon humain a environ quatre semaines, explique Sances, de nouveaux vaisseaux sanguins commencent à entourer une colonne primitive de cellules qui deviendra finalement la moelle épinière. Poussées par des gènes du développement, certaines de ces cellules se transforment en motoneurones. L'étude a montré que les cellules des plus petits vaisseaux sanguins du cerveau, appelés capillaires, sont capables d'activer ces gènes, ce qui peut stimuler la croissance et la maturation des motoneurones de la moelle épinière.

En plus de fournir un aperçu de la biologie humaine, l'étude a ouvert une nouvelle voie pour démêler les mystères de troubles tels que la SLA, dit Sances. La SLA est un trouble progressif et mortel qui tue les motoneurones. Il n'y a pas de remède connu. Plus de 6000 personnes sont diagnostiqués chaque année aux États-Unis avec ce trouble, selon la Ligue SLA.

« Qu'est-ce qui peut mal tourner dans les neurones de la moelle épinière qui provoque la mort des motoneurones? » Sances demande. « Si nous pouvons modéliser les tissus d'un patient SLA individuel, nous serons peut-être en mesure de répondre à cette question et de sauver un jour les neurones des patients SLA grâce à de nouvelles thérapies. »

Les résultats de l'étude ont été rendus possibles grâce à un jumelage unique de la science des cellules souches avec la technologie Organs-on-Chips, qui recrée la biologie humaine dans des environnements de micro-ingénierie.

Les chercheurs de Cedars-Sinai ont d'abord prélevé des cellules de peau d'adultes et les ont génétiquement reprogrammés en cellules souches pluripotentes induites, qui peuvent créer n'importe quel type de cellule - dans ce cas, des motoneurones de la moelle épinière et la paroi des capillaires cérébraux. L’équipe a mis ces cellules dans les minuscules canaux de Organ-Chips, qui sont faits de polymère flexible et sont de la taille d'une pile AA. Dans les puces, nourries par des fluides spéciaux, les cellules des deux tissus différents se sont développés et ont interagi les uns avec les autres.

« Cette étude nous a appris quelque chose d'important sur la façon dont nos neurones se développent », a déclaré Clive Svendsen, Ph.D., professeur de médecine et sciences biomédicales, directeur du Cedars-Sinai Board of Governors Regenerative Medicine Institute et auteur de référence de l'étude. Dans une prochaine étape, at-il ajouté, les chercheurs élaboreront des plans pour utiliser la technologie des puces afin de comparer les interactions vaisseau-neurone chez les patients SLA et celles de personnes sans SLA.

La recherche fait partie du nouveau programme Patient-on-a-Chip, une collaboration entre Cedars-Sinai et Emulate Inc. à Boston pour aider à prévoir quels traitements de la maladie seraient les plus efficaces en fonction de la constitution génétique et du variant de la maladie. Emulate produit les Organ-Chips utilisés dans le programme. Geraldine A. Hamilton, Ph.D., présidente et directrice scientifique d'Emulate, est co-auteure de l'étude sur les motoneurones de la moelle épinière.

En février, des chercheurs des deux organisations ont annoncé qu'ils avaient utilisé un Intestine-Chip pour modéliser une paroi intestinale humaine.

Le programme Patient-on-a-Chip est une initiative importante de Cedars-Sinai Precision Health, dont le but est de stimuler le développement de la technologie la plus récente et la meilleure recherche, associées aux meilleures pratiques cliniques, afin de permettre une nouvelle ère de santé personnalisée.

Traduction : Ligue SLA : Walter

Source : EurekAlert!