En exposant les cellules de la peau à une combinaison particulière de molécules de programmation cellulaire, les scientifiques ont réussi à les transformer en cellules cérébrales qui se comportent comme des cellules natives.
L’étude est inhabituelle parce que, contrairement à de nombreuses techniques de conversion cellulaire, les cellules ne sont pas retournées au stade des cellules souches d’abord – elles sont directement converties en cellules cérébrales – évitant ainsi le risque de produire de nombreux autres types de cellules.
Et l’étude est unique, car l’équipe a réussi à reprogrammer les cellules cutanées pour devenir un type particulier de cellule cérébrale au lieu d’une gamme de cellules. Écrivant dans la revue, les chercheurs de l’Université de médecine de Washington à St. Louis (WUSTL), MO, rapportent comment ils ont utilisé une combinaison particulière de microARN et de facteurs de transcription pour reprogrammer les cellules de la peau en un type spécifique de cellules cérébrales.
Les neurones épineux moyens qu’ils ont produits – qui ont survécu pendant au moins six mois après l’injection dans le cerveau des souris – sont importants pour le contrôle des mouvements et sont le principal type affecté dans la maladie de Huntington.
La maladie de Huntington est une maladie génétique héréditaire qui provoque des mouvements involontaires et un déclin graduel de la capacité mentale. Les patients atteints de la maladie – qui commence généralement à l’âge mûr – peuvent vivre 20 ans après l’apparition des symptômes, bien que ceux-ci s’aggravent progressivement.
Les cellules converties ont montré des propriétés de cellules natives
Andrew S. Yoo, auteur principal et professeur adjoint de biologie du développement à WUSTL, affirme que non seulement les nouvelles cellules ont survécu dans le cerveau des souris, mais qu’elles ont également montré des propriétés similaires à celles des cellules natives :
« Ces cellules sont connues pour étendre les projections dans certaines régions du cerveau. Et nous avons trouvé les cellules transplantées humaines également connectées à ces cibles distantes dans le cerveau de la souris. C’est un point de repère sur ce document. »
Parce qu’ils ont utilisé des cellules de peau humaine adulte dans l’étude – et non des cellules de moustiques ou des cellules humaines à un stade plus précoce du développement – l’équipe qui croit au travail montre le potentiel d’utilisation des propres cellules des patients dans la médecine régénérative. Ceci est crucial car les thérapies peuvent utiliser des cellules facilement disponibles et également éviter le problème du rejet immunitaire.
Pour leur étude, le Dr Yoo et ses collègues ont cultivé les cellules de la peau dans un environnement qui imite celui des cellules du cerveau. Dans des travaux antérieurs, ils avaient déjà découvert que l’exposition des cellules de la peau à deux petites molécules d’ARN appelées miR-9 et miR-124 peut les transformer en différents types de cellules cérébrales.
Bien qu’ils tentent toujours de déterminer exactement ce qui se passe, l’équipe pense que ces deux petites molécules d’ARN ouvrent les cellules ADN à l’intérieur étroitement emballées qui contiennent des instructions pour fabriquer des cellules du cerveau, permettant aux gènes spécifiques à leur développement et à leur fonction d’être activés.
Ayant prouvé que l’exposition à ces petites molécules d’ARN convertit les cellules cutanées en un mélange de cellules cérébrales, l’équipe a commencé à peaufiner les signaux chimiques. Ils l’ont fait en ajoutant des molécules appelées facteurs de transcription, dont ils savaient déjà qu’elles étaient présentes dans la partie du cerveau où les neurones épineux moyens sont abondants.
Les facteurs de transcription guident les cellules pour devenir un type spécifique
Le co-premier auteur Matheus B. Victor, un étudiant diplômé en neurosciences, déclare croire que les petites molécules d’ARN « font le gros du travail », et :
« Elles amènent les cellules de la peau à devenir des neurones. Les facteurs de transcription que nous ajoutons guident ensuite les cellules de la peau à devenir un sous-type spécifique, dans ce cas les neurones épineux moyens. Nous pensons que nous pourrions produire différents types de neurones. »
L’équipe a également montré que lorsque les cellules de la peau sont exposées uniquement aux facteurs de transcription, sans les petites molécules d’ARN, les cellules de la peau ne se transforment pas correctement.
L’équipe a également effectué des tests approfondis pour montrer que les nouvelles cellules cérébrales possédaient les caractéristiques des neurones épineux moyens. Ils ont exprimé les bons gènes pour leur type spécifique et n’ont pas exprimé de gènes pour d’autres types de neurones.
Et, une fois transplantées dans le cerveau des souris, les cellules converties semblaient comme des neurones épineux natifs moyens et se comportaient comme elles.
L’équipe utilise maintenant des cellules cutanées de patients atteints de la maladie de Huntington et les convertit en neurones épineux moyens en utilisant leur nouvelle approche. Ils prévoient également d’injecter les cellules dans des souris atteintes de la maladie.
L’étude a été financée par divers organismes, y compris les National Institutes of Health (NIH).
Perspectives de recherche actuelle et future
À l’heure actuelle, les chercheurs s’efforcent de comprendre les mécanismes sous-jacents de cette conversion cellulaire. Des études récentes indiquent que l’utilisation de cellules cutanées adultes pourrait réduire les complications liées aux cellules souches embryonnaires, tout en offrant une voie prometteuse pour les traitements de la maladie de Huntington et potentiellement d’autres troubles neurodégénératifs.
Les implications cliniques de cette recherche sont vastes. En convertissant les cellules de la peau des patients en neurones épineux, il est possible de remplacer les cellules perdues dans des maladies comme la maladie de Huntington, ouvrant la voie à des thérapies régénératives qui pourraient améliorer la qualité de vie des patients.
Des avancées récentes ont également montré que la combinaison de cette technique avec des approches de médecine personnalisée pourrait permettre de développer des traitements sur mesure qui répondent aux besoins spécifiques de chaque patient, augmentant ainsi l’efficacité des interventions thérapeutiques.
En conclusion, cette recherche innovante sur la conversion des cellules cutanées en neurones cérébraux représente une avancée majeure dans le domaine des neurosciences et offre de nouvelles perspectives pour le traitement des maladies neurodégénératives. L’avenir semble prometteur, et nous attendons avec impatience de voir comment ces découvertes seront intégrées dans des applications cliniques réelles.
