Actuellement on sait que les astrocytes jouent un rôle néfaste

Une indication remarquable concernant une nouvelle étude se rapportant aux cellules souches.

Il s’agit de la deuxième question - des trois restées sans réponse - qui se rapportent à la SLA: Quelle est la cause qui provoque la maladie? Où se déclare-t-elle? Qu’est-ce qui fait progresser la maladie ?

Une réponse donnée à ces questions nous aiderait de façon substantielle sur la voie thérapeutique sous-jacente.

Alors que des études très récentes font avancer notre recherche, beaucoup de questions restent sans réponse, à la grande frustration des scientifiques médicaux.

Actuellement de nouvelles recherches effectuées par Sophia Papadeas, son mentor Nicholas Maragakis, scientifique au Packard, et leurs collègues de John Hopkins ont pu cerner la question avec une plus grande précision. Leur étude utilise des cellules dérivées de cellules-souches afin d’étudier la SLA, ce qui est une méthode de focalisation plus précise permettant davantage de contrôle que les études antérieures.

Le résultat des conclusions nouvelles souligne une fois de plus l’importance primordiale des cellules pour cette maladie et confirme en plus certaines influences anciennes.

L’approche fondamentale - utilisée depuis plus d’une décennie - choisit un type de cellule du système nerveux central, lui procure des gènes frappés de la SLA familiale et observe leur comportement dans la présence immédiate de cellules normales.

En 2008, au cours d’un symposium Packard en collaboration avec Don Cleveland, le professeur de l’époque, et lors du contrôle de leurs études, Maragakis découvrit une liste des cellules les plus suspectes ayant un rapport étroit avec la SLA: les motoneurones, les cellules gliales environnantes et les microglies qui sont présentes dans le système immunitaire voisin dans le cerveau et la moelle épinière.

Cleveland a travaillé avec des souris chimères - qui possédaient des cellules normales saines fonctionnant avec des cellules suspectes du gène mutant SOD1 pour la SLA familiale.

Il découvrit par exemple que des motoneurones SOD1 mutants entourés de cellules non neuroniques peuvent survivre durant une période étendue. Mais des motoneurones sains flanqués par des cellules porteuses des mutations sur le gène SOD1 - l’équivalent moléculaire de la vie à Skid Row (symbole d’un quartier urbain hétéroclite frappé par la misère) - ne se comportaient pas de façon aussi positive. Les animaux moururent tôt en portant tous les signes distinctifs de la SLA.

L’interrupteur et ce qui suit.
Le team de Cleveland a affiné ce résultat au moyen d’un ingénieux système adaptatif, ce qui permet d’activer ou de désactiver des mutations sur le gène SOD1. La notion qui a permis de mieux comprendre l’approche au moyen de cet « interrupteur » a été celle en rapport avec les motoneurones, astrocytes - des cellules universelles non neurales - qui sont considérées actuellement comme les protagonistes les plus importants en cas de SLA.

Des études faites par des scientifiques de Packard et bien d’autres attestent cela clairement. Elles démontrent que les astrocytes changent déjà dans un stade précoce de la maladie. Les modèles animaux développent des incrustations anormales rappelant  la grenaille de plomb, elles perdent la possibilité d’éliminer des substances toxiques provenant du glutamate, le neurotransmetteur excitateur le plus important du système nerveux central, et leurs membranes deviennent impénétrables. Il est aussi prouvé que les astrocytes (cellules gliales) porteuses du mutant SOD1 libèrent une substance nocive aux neurones.

C’est une des raisons pour lesquelles Papadeas et Maragakis centrent leurs recherches sur des cellules. Papadeas a dit: « nous voulons élaborer nos recherches avec la plus grande précision et affiner des études antérieures mais pas avant que nous n’ayons créé un système d’animal vivant pour démontrer comment des astrocytes porteuses du mutant SOS1 entrent en interaction  avec des types de cellules malignes avoisinantes (normales/saines). »

Ils y ont ajouté: « Nous voulions aussi élaborer une plateforme stable afin d’étudier la biologie des astrocytes durant une période plus étendue, et cela pour analyser ce qui est important dans un modèle présentant une ligne progressivement régressive. »

Leurs activités.    
Pendant une décennie Maragakis a étudié comment des astrocytes entièrement adultes se développent à partir de cellules souches plus primitives. Parmi les cellules dites « précurseurs gliaux restreints » (GPRs:  Glial Restricted Precursor cells), lui et ses collaborateurs ont trouvé des cellules fortement éloignées de ce réseau; les précurseurs gliaux restreints ont, de par leur état immature, la possibilité de division ultérieure, mais ils possèdent suffisamment de potentiel favorable pour devenir des astrocytes lors d’un traitement et un environnement favorables. Il a fallu pas mal de temps pour que l’équipe du laboratoire de Maragakis ait pu affiner ses techniques, et cela en créant d’une part des précurseurs gliaux restreints (GRPs) et d’autre part, en offrant par la suite la certitude que les astrocytes ainsi générées sont authentiques.

Au cours de la dernière étude Papadeas a dirigé son équipe pour générer des GPRs porteurs du gène mutant SOD1; ensuite on les a injectés dans la moelle épinière de rats (espèce sauvage) en bonne santé. Les GPRs survivent généralement lorsqu’on les introduit graduellement dans le système nerveux. Vu que les scientifiques savent où les GPRs nocifs se situent - il est notamment possible de tracer avec certitude les astrocytes  qui en résultent - cela présente un avantage par rapport aux études antérieures. Papadeas a délaré: « Nous pouvons parfaitement suivre la maladie qui s’étend sur l’ensemble de la plage étudiée tout en ayant une introduction vers l’extérieur. »

C’est ainsi que les scientifiques ont introduit des GPRs mutants - 150.000 pièces - dans chacun des trois endroits de la partie supérieure de la moelle épinière orientés vers le diaphragme des motoneurones qui influencent le diaphragme et qui en plus impulsent les membres. Dans des animaux destinés au contrôle on a injecté des GPRs possédant le gène SOD1 non muté.

Ce qui s’est produit.
Après trois mois les GPRs ont formé des astrocytes mûres qui ne s’étaient pas fortement éloignées des endroits où les injections avaient été données. Comme d’habitude, ces cellules ont entamé une interaction avec les motoneurones chez les rats.

Papadeas a confirmé: « Nous avons constaté plusieurs choses remarquables ». Très tôt les motoneurones ont été entourés par des astrocytes SOD1 mutantes qui entassaient des quantités anormales de protéines - des inclusions - ce qui est typique pour la SLA. Au cours de trois mois beaucoup de motoneurones situés autour de l’endroit des injections avaient dépéri - aussi bien ceux dans la proximité des astrocytes mutantes que ceux situés plus loin.

Les scientifiques y ont ajouté que les pertes étaient importantes, se situant aux alentours de 50 pour cent en trois mois. Les chercheurs ont également constaté une astrogliose, un épanchement anormal d’astrocytes, ce qui est typique pour la SLA dans un stade avancé.

Au bout d’un mois des rats ayant des astrocytes mutantes ont manifesté un net recul de leurs aptitudes aux pattes antérieures, aussi en ce qui concerne leur force de préhension. On a également constaté des changements d’ordre biochimique.

Ce qui est remarquable, c’est que les motoneurones sains dépérissaient dans la zone spécifique de la moelle épinière qui avait été injectée de GPRs contenant des mutants ayant été exposés aux astrocytes qui en avaient résulté. Papadeas a déclaré: « Bien que les rats n’aient pas parcouru l’évolution globale la SLA en n’en aient pas encouru une paralysie totale, nous avons tout de même constaté des changements caractéristiques propres à la maladie dans le domaine ciblé. »

A base des études effectuées, elle et ses collègues essaient à présent d’expliquer ce qui fait que les astrocytes mutantes parviennent à déclencher le mécanisme de la spirale descendante.

Marjorie  Centofanti

Traduction: Paul

Source: Packard Center

 

Astrocytes toxiques pour les motoneurones

Une nouvelle étude publiée dans le numéro du 10 août  2011 de la revue Nature Biotechnology vient confirmer que les astrocytes ont un effet toxique sur les motoneurones. Bien que les preuves s’accumulent depuis un certain temps et que certaines études en culture indiquent que les astrocytes de souris SLA sont toxiques pour les motoneurones, c’est la première étude utilisant des astrocytes humains de patients SLA (PALS) isolés dans un système vivant, c.-à-d. un modèle murin.

Les chercheurs ont remarqué que le fait de réduire les taux de SOD1 dans les astrocytes prélevés sur des individus décédés soit d’une SLA familiale soit d’une SLA sporadique en diminuait la toxicité pour les motoneurones, venant étayer la thèse selon laquelle SOD1 pourrait jouer un rôle intermédiaire important dans la maladie non seulement dans les cas présentant des mutations de ce gène mais aussi chez les personnes frappées de SLA sporadique.

Et, en utilisant des tissus prélevés à l’autopsie de personnes décédées des suites de la SLA, les chercheurs financés par le National Institutes of Health (NIH) ont développé un nouveau modèle de la maladie et ont découvert que les astrocytes devenaient toxiques pour les motoneurones, ce qui corrobore les études antérieures effectuées sur des modèles murins chez lesquels SOD1 mutant était restreint aux astrocytes murins et où les neurones avoisinant étaient affectés. Cette nouvelle étude devrait permettre de dévoiler de nombreux mystères entourant la SLA.

Seul un faible pourcentage de cas de SLA est familial; la majorité des cas est sporadique, et n’a pas de cause connue. Les chercheurs se sont servis d’astrocytes prélevés chez des personnes décédées des suites des deux types de SLA et ils ont découvert que les cellules sécrétaient des facteurs toxiques provoquant la dégénérescence des motoneurones. Ces résultats avaient étés observes au préalable sur des modèles animaux de la SLA.

"Ces modèles murins ne prennent en compte qu’un type de SLA familiale  qui ne représente que 2 pour cent de tous les cas. Ce domaine manquait cruellement de nouveaux modèles de la maladie à même de fournir une bonne visibilité de la SLA sporadique," ajoute l’auteur principal Brian Kaspar, docteur en médecine et chercheur au Nationwide Children's Research Institute (NCRI) à Columbus, Ohio.

Les expériences ultérieures ont démontré que SOD1 tenait un rôle critique dans cette toxicité. Les chercheurs se sont appuyés sur la méthode de l’ARN interférent (ARN dont l'interférence avec un ARN messager spécifique conduit à sa dégradation et à la diminution de sa traduction en protéine.) afin d’inhiber le gène SOD1. L’ARN fait lieu d’intermédiaire entre gènes et protéines, mais avec l’ARN interférent, de petits fragments d’ARN sont utilisés pour empêcher un gène de produire des protéines. Et lorsque les chercheurs ont utilisé un virus pour libérer ces petits fragments d’ARN aux astrocytes affectés par la SLA familiale, les astrocytes n’étaient plus toxiques pour les motoneurones. Cette méthode a également permis de supprimer la toxicité de quatre à six lignées astrocytaires dérivées de personnes atteintes de SLA sporadique, venant étayer l’idée selon laquelle l’enzyme SOD1 entre également en jeu dans les cas de SLA sporadique.

“Des études sur les modèles murins de SLA sont actuellement en cours afin de déterminer si le remplacement des astrocytes serait une approche thérapeutique viable,” déclare le directeur scientifique de l’ALS Association, Lucie Bruijn, docteur en médecine. “Cette publication apporte un soutien complémentaire à ce concept.”

“Nous sommes particulièrement enthousiasmés par cette nouvelle étude parce qu’elle nous donne la possibilité d’étudier plus avant des types de cellules définis, tels les astrocytes de PALS  atteints de SLA familiale liée au SOD-1 ou de SLA sporadique,” continue le Dr. Kaspar. “Un important travail de fond nous attend lorsque nous devrons nous atteler à vérifier la toxicité de ces astrocytes dérivés de patients.”

 

Traduction: Estelle

Source: MND Victoria

 

Les astrocytes porteurs d’une mutation assez courante en cas de SLA, provoquent la dégénérescence des motoneurones

Des chercheurs confirment une nouvelle source de dégénérescence des motoneurones en cas de SLA

Dans un article publié aujourd'hui en ligne dans la revue PNAS, Nichloas Maragakis neuroscientifique et ses collègues de l'Université John Hopkins -financé par Packard, impliquent les astrocytes dans la détérioration des neurones moteurs chez le rat. Des recherches antérieures avaient montré que les astrocytes, porteurs d'une mutation SOD1, une des mutations génétiques les plus fréquentes dans les formes héréditaires de la SLA, pouvaient nuire aux motoneurones sains in vitro. Une étude d'aujourd'hui confirme ces résultats chez un modèle rat in vivo.

«Ce travail démontre pour la première fois que la mutation SOD1 même uniquement présente dans les astrocytes peut provoquer la mort des motoneurones in vivo», a déclaré Maragakis. «C'est la première fois que nous avons été en mesure de démontrer que les astrocytes sont les instigateurs de la maladie."

Historiquement, les chercheurs ont porté leur attention sur la physiopathologie des neurones moteurs dans SLA, car c’étaient les cellules les plus endommagées par la maladie. Mais au cours des huit ou neuf dernières années, les scientifiques ont commencé à comprendre comment les cellules qui soutiennent les  neurones moteurs - les astrocytes et la microglie - jouent un rôle clé dans le développement de la SLA. Des études antérieures par des enquêteurs de classe P2ALS ont introduit cette idée en utilisant des modèles in vitro et plus récemment un article publié en Juillet par Brian Kaspar, un autre scientifique de Packard, a montré que les astrocytes de patients atteints de SLA (formes familiales et sporadiques de la maladie) étaient toxiques pour les neurones moteurs sains in vitro . L'étude menée par Maragakis et ses collègues s'appuie sur ces conclusions antérieures, en se demandant si les astrocytes avec le gène SOD1 mutante chez les patients SLA nuit aux neurones moteurs des rats sains.

Maragakis et ses collègues ont greffé un type de cellules souches connues comme précurseur glial restreint (GRP) qui contenait la version familiale de la SLA du SOD1 dans la moelle épinière de rats sains. Les cellules GRP ne peuvent se différencier efficacement qu’en astrocytes, pas en neurones moteurs ou en microglies. Donc les chercheurs savaient que tout dommage causé aux neurones moteurs chez le rat normal proviendrait des astrocytes mutants.

Trois mois après la transplantation, les rats ayant reçu les cellules GRP avec la mutation SOD1 avaient des motoneurones endommagés. Les motoneurones à proximité du site de transplantation présentaient des agrégats de petites molécules - réponse cellulaire à une menace toxique. En outre, les rats avec la SOD1 mutante astrocytes ont perdu la force musculaire des membres antérieurs et la fonction respiratoire plus fortement que les rats de contrôle.

Ces signes imitent bon nombre des caractéristiques de la progression de la SLA chez les humains, ce qui fournit des preuves solides que la forme mutée de SOD1 peut causer au moins une certaine dégénération des motoneurones par l'intermédiaire des astrocytes. Les chercheurs croient que les astrocytes peuvent causer des dommages aux neurones moteurs en activant les microglies transplantées du rat sain, cellules qui interagissent étroitement avec les astrocytes et qui font partie des principales cellules immunitaires du système nerveux central.

"Des mutations SOD1 dans les astrocytes peuvent rendre les motoneurones plus vulnérables soit aux changements pathologiques soit à la mort cellulaire au cours du temps", déclare Maragakis. "Les astrocytes avec la mutation SOD1 pourraient servir comme bois d'allumage qui mène à l'incendie à l'activation micro gliale et à la propagation de la maladie, même dans les cellules normales (« wild type »).

 

Traduction: Ghislain D'amour

Source: Packard Center