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Les greffes de neurones peuvent réparer les circuits cérébraux

Selon une nouvelle étude du neuroscientifique de l'Université de Harvard, Jeffrey Macklis, et ses collègues, il est possible de transplanter des neurones f?taux dans une partie du cerveau de la souris qui ne génère pas normalement de nouvelles cellules cérébrales et réparer les circuits anormaux. Dans ce cas, les chercheurs ont réparé un défaut génétique qui cause l'obésité, mais ce n'était pas le but de leur travail qui consistait à prouver que les neurones transplantés pouvaient s'intégrer dans les circuits cérébraux défectueux existants et les restaurer.
L'étude, publiée en ligne dans la revue Science le 25 novembre, conteste l’idée que vous ne pouvez pas réparer des parties essentielles du cerveau des mammifères.
Les chercheurs de l'université de Harvard, du Massachusetts General Hospital (MGH), du centre médical Beth Israel Deaconess (BIDMC) et de la Harvard Medical School (HMS) utilisaient des souris mutantes génétiquement modifiées pour ne pas avoir le récepteur de la leptine, une hormone agissant sur le cerveau. cellules dans l'hypothalamus pour réguler le métabolisme et contrôler le poids corporel. Sans ce récepteur, les souris deviennent obèses et diabétiques.
Ce type de souris génétiquement modifiée est couramment utilisé comme modèle animal pour la recherche sur l'obésité, le diabète et la dyslipidémie et est connu sous le nom de "souris db / db".
Les chercheurs ont prélevé des neurones hypothalamiques normaux, sélectionnés à un stade de développement particulier, dans le cerveau de souris foetales qui ne manquaient pas de récepteur de la leptine, et les ont transplantées dans l'hypothalamus des souris mutantes. Pour placer les cellules transplantées exactement au bon endroit, dans une petite région microscopique de l'hypothalamus, elles ont utilisé une méthode connue sous le nom de «microscopie à ultrasons à haute résolution».
Les neurones transplantés ont réparé les circuits cérébraux défectueux, de sorte que les souris mutantes ont pu réagir à la leptine, ce qui leur a permis de gagner beaucoup moins de poids.
Les souris qui ont reçu les cellules transplantées sont encore plus grosses que les souris normales, mais elles ne sont pas aussi grasses que les souris sujettes à l'obésité morbide qui n'ont pas reçu les greffes et elles ne sont pas devenues diabétiques. Les receveurs de greffe pesaient environ 40 à 45 grammes quelques jours après la naissance, contre 25 grammes pour les souris normales et 55 à 60 grammes pour les souris sujettes à l'obésité ayant subi une opération de type placebo sans recevoir de nouveaux neurones.
Macklis et ses collègues ont également étudié ce qui se passait dans le cerveau des souris après avoir reçu les greffes. Ils ont utilisé plusieurs marqueurs, y compris le fait qu'un autre gène dans les neurones transplantés provoque une fluorescence verte d'une protéine dans une lumière donnée, afin de suivre la trajectoire des cellules. Ils ont découvert que les neurones transplantés s'étaient spécialisés dans différents types normalement présents dans l'hypothalamus. Non seulement cela, mais ils avaient également formé des synapses avec d'autres neurones: les connexions synaptiques sont essentielles pour que les cellules du cerveau communiquent entre elles.
Les chercheurs écrivent dans leur journal:
"Les neurones donneurs se sont différenciés et intégrés sous la forme de quatre sous-types distincts de neurones hypothalamiques, ont formé des synapses excitatrices et inhibitrices fonctionnelles, ont partiellement rétabli la réactivité à la leptine et amélioré l'hyperglycémie et l'obésité chez les souris db / db."
Ils ont également montré que les nouveaux neurones hypothalamiques avaient le même schéma d'activité électrique que les neurones normaux en réponse à la leptine et communiquaient avec les neurones natifs.
Macklis a dit à Science NOW que les nouveaux neurones se comportaient comme des "antennes" pour la leptine et envoyaient ces signaux dans le cerveau. Lui et ses collègues écrivent dans leur conclusion:
"Ces expériences servent de preuve de concept que les neurones transplantés peuvent reconstituer fonctionnellement des circuits neuronaux complexes dans le cerveau des mammifères."
Ils espèrent que la capacité de réparer les circuits cérébraux de cette façon ouvrira la voie à un éventail de conditions de haut niveau, notamment les traumatismes médullaires, l'autisme, l'épilepsie, la maladie de Huntington, la maladie de Parkinson et la SLA (maladie de Lou Gehrig).
Cependant, le chemin vers de telles nouvelles voies risque de poser des défis et de susciter des promesses. Au cours du dernier mois, nous avons appris que Geron, la société de biotechnologie californienne, avait abandonné ses essais sur l’utilisation des cellules souches pour réparer les lésions de la colonne vertébrale. Et les études testant les greffes de cellules f?tales pour traiter la maladie de Parkinson n'ont pas non plus donné lieu aux promesses anticipées.
Mais Macklis et ses collègues semblent plus optimistes, soulignant les nouvelles leçons apprises dans leur étude, telles que l'importance de récolter les neurones f?taux précisément au moment où ils sont sur le point de se différencier en différents types de neurones hypothalamiques. Les expériences précédentes ont peut-être échoué parce que les scientifiques n’ont pas réalisé l’importance de ce calendrier. Il se peut, par exemple, qu’il soit nécessaire d’adapter les signaux dans le nouvel environnement à la volonté des cellules transplantées de les recevoir.
Ils appellent leur étude une "preuve de concept" pour l'idée plus large que les nouveaux neurones peuvent s'intégrer et modifier les circuits complexes défectueux dans le cerveau des mammifères.
Ils se dirigent maintenant vers ce qu'ils appellent la «neurogenèse contrôlée», où les scientifiques dirigent la croissance de nouvelles cellules cérébrales de l'intérieur du cerveau, ouvrant ainsi une nouvelle voie aux thérapies régénératives.
Macklis a déclaré à Harvard Gazette:
"La prochaine étape pour nous consiste à poser des questions parallèles sur d’autres parties du cerveau et de la moelle épinière, sur les personnes impliquées dans la SLA et sur les lésions de la moelle épinière."
"Dans ces cas, pouvons-nous reconstruire des circuits dans le cerveau des mammifères? Je pense que nous pouvons le faire", at-il ajouté.
Fonds des Instituts nationaux de la santé, Fonds Jane et Lee Seidman pour la recherche sur le système nerveux central, Fonds Emily et Robert Pearlstein pour la réparation du système nerveux, Fondation Picower, Institut national des troubles neurologiques et des accidents vasculaires cérébraux, Autism Speaks Lurie Marks Family Foundation, a payé pour l'étude.
Écrit par Catharine Paddock PhD

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