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Les scientifiques convertissent les cellules cutanées humaines directement dans les cellules du cerveau

En exposant les cellules de la peau à une combinaison particulière de molécules de programmation cellulaire, les scientifiques ont réussi à les convertir en cellules cérébrales qui se comportent comme des cellules natives.
Selon les travaux d’Andrew Yoo et de ses collègues, les cellules de la peau humaine (en haut) peuvent être converties en neurones à épines moyennes (en bas) exposées à la bonne combinaison de microARN et de facteurs de transcription.
Crédit image: Yoo Lab

L'étude est inhabituelle car, contrairement à de nombreuses techniques de conversion cellulaire, les cellules ne sont pas retournées au stade des cellules souches - elles se 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 de la peau pour qu'elles deviennent un type particulier de cellule cérébrale au lieu d'une gamme de cellules cérébrales.

Écrire dans le journal Neurone, des chercheurs de la faculté de médecine de l’Université de Washington à St. Louis (WUSTL), MO, expliquent comment ils ont utilisé une combinaison particulière de microARN et de facteurs de transcription pour reprogrammer les cellules de la peau en neurones épineux moyens.

Les neurones épineux moyens qu’ils ont produits - qui ont survécu au moins 6 mois après l’injection dans le cerveau de souris - sont importants pour contrôler les mouvements et sont le principal type de maladie de Huntington.

La maladie de Huntington est une maladie génétique héréditaire qui provoque des mouvements involontaires et un déclin progressif des capacités mentales. Les patients atteints de la maladie - qui commencent généralement à un âge moyen - peuvent vivre 20 ans après le début des symptômes, bien qu'ils s'aggravent progressivement.

Les cellules converties ont montré les propriétés des cellules natives

Selon l'auteur principal, le Dr Andrew S. Yoo, professeur adjoint de biologie du développement chez WUSTL, non seulement les nouvelles cellules ont survécu dans le cerveau de la souris, mais elles ont également montré des propriétés similaires aux cellules natives:

"On sait que ces cellules étendent des 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 référence pour cet article."

Comme ils ont utilisé des cellules cutanées humaines adultes dans l'étude - et non des cellules de souris ou des cellules humaines à un stade de développement précoce - l'équipe estime que le travail montre la possibilité d'utiliser les propres cellules des patients en médecine régénérative. Ceci est important car les thérapies peuvent utiliser des cellules facilement disponibles et 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 pouvait les transformer en différents types de cellules cérébrales.

Bien qu’ils essaient toujours de déterminer exactement ce qui se passe, l’équipe pense que les deux petites molécules d’ARN ouvrent l’ADN serré à l’intérieur des cellules, contenant des instructions pour la fabrication des cellules cérébrales, permettant ainsi d’activer les gènes spécifiques à leur développement.

Après avoir prouvé que l'exposition à ces petites molécules d'ARN convertit les cellules de la peau en un mélange de cellules cérébrales, l'équipe a commencé à peaufiner les signaux chimiques. Pour ce faire, ils ont ajouté des molécules appelées facteurs de transcription déjà présents 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, étudiant en neurosciences, estime que les petites molécules d'ARN "soulèvent le poids" et:

"Ils amorcent les cellules de la peau à devenir des neurones. Les facteurs de transcription que nous ajoutons guident les cellules cutanées vers un sous-type spécifique, en l'occurrence les neurones épineux moyens. Nous pensons pouvoir produire différents types de neurones en changeant différents facteurs de transcription. "

L'équipe a également montré que lorsque les cellules de la peau sont exposées aux seuls facteurs de transcription, sans les petites molécules d'ARN, les cellules de la peau ne se convertissent pas avec succès.

L'équipe a également effectué des tests approfondis pour montrer que les nouvelles cellules cérébrales présentaient les caractéristiques des neurones épineux moyens. Ils ont exprimé les bons gènes pour leur type spécifique et n'exprimaient pas de gènes pour d'autres types de neurones.

Et, lorsqu'elles ont été transplantées dans le cerveau de souris, les cellules converties ressemblaient à des neurones épineux de taille moyenne 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 à épines moyennes en utilisant leur nouvelle approche. Ils prévoient également d'injecter les cellules chez les souris atteintes de la maladie.

L'étude a été financée par divers organismes, notamment les National Institutes of Health (NIH).

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