Une Révolution dans l’Étude des Maladies Neurologiques : Le Modèle Cérébral Multicellulaire

Des scientifiques ont mis au point un modèle cérébral multicellulaire intégré pour étudier les maladies neurologiques, incorporant tous les six principaux types de cellules cérébrales dérivées de cellules souches pluripotentes induites (iPSCs) spécifiques aux patients.

Contexte et enjeux

Les organoïdes, ces petits morceaux de tissu cultivés en laboratoire, représentent un outil prometteur pour accélérer la recherche médicale. Ils se situent au-dessus des cellules cultivées, étant capables de mimer le fonctionnement d’un organe particulier comme le foie. Toutefois, créer des organoïdes cérébraux a été un défi en raison de la complexité du cerveau humain.

Dans une étude récente publiée dans les Proceedings of the National Academy of Science, des scientifiques du MIT ont réalisé une avancée majeure en créant des organoïdes cérébraux appelés miBrains, contenant tous les types de cellules cérébrales essentiels et même la barrière hémato-encéphalique.

La découverte/innovation

Les scientifiques ont reprogrammé des cellules souches pluripotentes induites (iPSCs) provenant de patients en types cellulaires requis tels que neurones, astrocytes, oligodendrocytes, cellules endothéliales microvasculaires, péricytes et microglies. La transformation a été validée par la mesure de l’expression génique et de la fonction cellulaire. Les neurones dérivés des iPSCs ont montré une expression robuste de protéines associées aux neurones et ont formé des réseaux sains.

Les cellules ont été mélangées dans un environnement hydrogel appelé Neuromatrix, qui imite étroitement la matrice extracellulaire naturelle. Les chercheurs ont expérimenté plusieurs variantes de matrices jusqu’à arriver à celle que les cellules ont acceptée comme leur habitat.

La vascularisation des organoïdes représente un défi particulier, car le cerveau dépend entièrement de la barrière hémato-encéphalique. Les chercheurs ont observé l’auto-assemblage de microvaisseaux et l’apparition de jonctions serrées, deux caractéristiques cruciales de la barrière hémato-encéphalique.

Comment ça fonctionne ?

• Les cellules iPSC sont reprogrammées en six types cellulaires cérébraux.
• La matrice hydrogel Neuromatrix fournit un environnement adapté aux cellules.
• Auto-assemblage des microvaisseaux et formation de jonctions serrées pour la barrière hémato-encéphalique.
• Validation de la fonctionnalité des cellules par des tests de réponse aux médicaments neurologiques.

Impact et applications

Pour démontrer la valeur de leur modèle, les chercheurs ont étudié le gène APOE4, le principal facteur de risque génétique pour la maladie d’Alzheimer. Ils ont confirmé que les miBrains, dont toutes les lignées cellulaires portaient le gène APOE4, montraient une agrégation d’amyloïdes plus importante et une phosphorylation du tau plus élevée que les témoins exprimant le gène APOE3. Cela montre que le modèle exprime naturellement des caractéristiques liées à la maladie d’Alzheimer.

En remplaçant uniquement les astrocytes par des astrocytes APOE4 dans des miBrains APOE3, les chercheurs ont également constaté une augmentation de la phosphorylation du tau, ce qui indique que les astrocytes peuvent être suffisants pour déclencher des changements neuronaux.

“Le miBrain est le seul système in vitro qui contient tous les six principaux types cellulaires présents dans le cerveau humain,” a déclaré Li-Huei Tsai, directrice de l’institut Picower de l’apprentissage et de la mémoire et auteure principale de l’étude. “Cela ouvre la voie à la création de miBrains individualisés pour différents patients, promettant de faire avancer la médecine personnalisée.”

En plus de leurs applications évidentes dans l’étude des maladies neurodégénératives, les technologies similaires aux miBrains pourraient un jour alimenter le remplacement progressif des tissus cérébraux dans le cadre de projets de longévité.

Conclusion

Le développement du miBrain représente une avancée significative dans la recherche neurologique, offrant un modèle précis et personnalisable pour étudier les maladies du cerveau et développer des traitements ciblés. Grâce à son architecture modulaire et à sa capacité à simuler des interactions complexes entre différents types de cellules cérébrales, le miBrain pourrait transformer notre approche des maladies neurologiques dans les années à venir.

Source : https://www.lifespan.io/news/tiny-brain-organoids-show-promise-in-alzheimers-research/?utm_source=rss&utm_medium=rss&utm_campaign=tiny-brain-organoids-show-promise-in-alzheimers-research