Cellules De Peau Humaine Tournées Directement Dans Des Neurones En Fonctionnement

Selon une étude publiée dans la revue scientifique, des scientifiques californiens ont transformé des cellules cutanées humaines en neurones fonctionnels ou en cellules cérébrales, en contournant le stade pluripotent des cellules souches. La nature cette semaine.
Le processus a pris quatre à cinq semaines et n'a nécessité que l'ajout de quatre gènes pour effectuer la transformation.
L'année dernière, la même équipe, de la faculté de médecine de l'université de Stanford, a montré qu'il était possible de convertir des cellules de peau de souris directement en neurones.
Ils ont utilisé une combinaison similaire de protéines dans la conversion des cellules humaines comme celles utilisées dans la conversion des cellules de souris, sauf que le processus humain était moins efficace et prenait plus de temps.
Le résultat est significatif car il évite d'avoir à fabriquer des cellules souches pluripotentes induites (iPS), et peut faciliter la création et l'étude de neurones spécifiques au patient ou à la maladie en laboratoire.
La création de cellules iPS prend des mois et des rapports récents ont soulevé d'autres problèmes. Des études chez des souris de laboratoire suggèrent qu'ils rejettent les cellules iPS génétiquement identiques en raison des gènes utilisés pour les induire. On craint également qu’elles ne déclenchent des tumeurs.
L'auteur principal, le Dr Marius Wernig, professeur adjoint de pathologie et membre de l'Institut de biologie cellulaire et de médecine régénérative de Stanford, a déclaré à la presse que:
"Nous sommes maintenant beaucoup plus près de pouvoir imiter des maladies cérébrales ou neurologiques en laboratoire."
"Nous pourrions peut-être même un jour utiliser ces cellules pour des thérapies humaines", a-t-il ajouté.
L'étude est la plus récente dans le nouveau domaine en évolution rapide de la transdifférenciation, où les cellules sont obligées de prendre de nouvelles identités. Au cours des 12 derniers mois, les scientifiques ont converti des tissus conjonctifs de la peau en cellules cardiaques, en cellules sanguines et en cellules du foie, rapporte Nature News.
Après leur succès avec les cellules cutanées de la souris, l’équipe a suivi un processus par étapes pour le répéter avec des cellules humaines.
D'abord, ils ont prouvé qu'ils pouvaient convertir des cellules souches embryonnaires humaines en neurones en les infectant avec un virus exprimant les trois mêmes gènes utilisés dans l'expérience de la souris. Ils ont appelé le traitement "BAM", abréviation des trois gènes, les facteurs de transcription Brn2, Ascl1 et Myt1.
Le traitement BAM a pris seulement six jours pour convertir les cellules souches embryonnaires humaines en neurones actifs et il a également fonctionné sur des cellules iPS.
Mais lorsqu'ils sont passés à l'étape suivante et ont utilisé le traitement BAM avec des cellules cutanées humaines, ils ont rencontré des problèmes.
En utilisant des cellules cutanées fibroblastiques de la peau de foetus avortés et du prépuce des nouveau-nés, ils ont découvert que le traitement BAM était capable de créer des cellules ressemblant à des neurones, mais qu’elles ne pouvaient pas déclencher les impulsions électriques nécessaires pour communiquer avec L'un et l'autre.
Ainsi, les chercheurs ont deviné qu’un ingrédient manquait et, par essais et erreurs, ils l’ont finalement trouvé, un quatrième facteur de transcription, le gène appelé NeuroD.
Avec l'ajout de NeuroD à l'aide du porteur du virus, Wernig et ses collègues ont réussi à inciter nombre de neurones à réagir à la stimulation électrique. En quelques semaines, ils ont établi des connexions synaptiques avec les neurones de souris qui se développaient à côté d'eux.
Il y a des problèmes: bien que dans le cas des souris, environ 20% des peaux puissent être converties directement en neurones, avec les cellules de la peau humaine, cette efficacité diminue à environ 2 ou 4%. Et bien que le processus de la souris ne prenne que quelques jours, pour la peau humaine, il s'agit de plusieurs semaines, et les impulsions électriques des neurones résultants ne sont pas aussi fortes que celles des neurones d'origine naturelle.
L'équipe travaille maintenant à essayer de surmonter ces problèmes et à perfectionner une culture croissante qui augmente la vitesse et l'efficacité du processus de conversion directe.
"Clairement les souris et les humains sont différents de manière significative", a déclaré Wernig.
Une autre équipe de Stanford a récemment converti des cellules cutanées en cellules iPS, puis les a incitées à devenir des neurones spécifiques au patient pour traiter une femme atteinte de la maladie de Parkinson. Mais le processus demande beaucoup de travail et repose sur des lignées cellulaires dont la diversité varie moins que les neurones créés naturellement.
En comparant la méthode de conversion directe avec la méthode iPS, Wernig a déclaré qu'il était important de continuer à travailler sur les deux:
"L’approche de la cellule iPS est faisable et a fait ses preuves."
"Il est possible que la meilleure approche varie en fonction de la maladie ou du type de recherche en cours", at-il ajouté.
Les National Institutes of Health, l'Institut de Stanford pour la biologie des cellules souches et la médecine régénérative, la Fondation Donald E. et Delia B. Baxter, la Fondation Ellison Medical, la Fondation Stinehard-Reed et la New York Stem Cell Foundation pour la recherche, comme l'a fait le département de pathologie de Stanford.
"Induction de cellules neuronales humaines par des facteurs de transcription définis."
Zhiping P. Pang, Nan Yang, Thomas Vierbuchen, Austin Ostermeier, Daniel R. Fuentes, Troy Q. Yang, Ami Citri, Vittorio Sebastiano, Samuele Marro, Thomas C. Südhof et Marius Wernig
La nature Publié en ligne le 26 mai 2011
DOI: 10.1038 / nature10202
Article connexe (janvier 2010): Les cellules de la peau de souris se sont directement tournées vers les neurones, ignorant l'étape IPS
Sources supplémentaires: Stanford School of Medicine, Nature News.
Rédigé par: Catharine Paddock, PhD

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