Le cerveau experienced est tristement mauvais pour se réparer après des dommages comme ceux causés par un traumatisme ou un incident vasculaire cérébral, ou par des maladies dégénératives comme la maladie de Parkinson. Les cellules souches, qui sont infiniment adaptables, ont offert la promesse d’une meilleure réparation neuronale. Mais la complexité précisément réglée du cerveau a entravé le développement de traitements cliniques.



Dans une nouvelle étude abordant ces hurdles, des chercheurs de l’Université du Wisconsin-Madison ont démontré un traitement par cellules souches de preuve de idea dans un modèle murin de la maladie de Parkinson. Ils ont découvert que les neurones dérivés de cellules souches peuvent bien s’intégrer dans les régions correctes du cerveau, se connecter aux neurones natifs et restaurer les fonctions motrices.

Les cellules souches peuvent réparer les circuits endommagés par la maladie de Parkinson dans le cerveau des souris

La clé est l’identité. En suivant attentivement le kind des cellules souches transplantées, les scientifiques ont découvert que l’identité des cellules – les cellules productrices de dopamine dans le cas de la maladie de Parkinson – définissait les connexions qu’elles établissaient et leur fonctionnement.



Couplé à un éventail croissant de méthodes pour produire des dizaines de neurones uniques à partir de cellules souches, les scientifiques affirment que ce travail suggère que la thérapie par cellules souches neurales est un objectif réaliste. Cependant, beaucoup in addition de recherches sont nécessaires pour traduire les résultats des souris aux humains.

L’équipe, dirigée par le neuroscientifique UW-Madison Su-Chun Zhang, a publié ses résultats le 22 septembre dans la revue Mobile Stem Cell. La recherche a été menée par les chercheurs postdoctoraux du laboratoire Zhang Yuejun Chen, Gentleman Xiong et Yezheng Tao, qui occupent désormais des postes de professeurs en Chine et à Singapour.

« Notre cerveau est câblé d’une manière si précise par des cellules nerveuses très spécialisées dans des endroits particuliers afin que nous puissions nous engager dans tous nos comportements complexes. Tout dépend de circuits qui sont câblés par des sorts de cellules spécifiques », explique Zhang, professeur de neurosciences et neurologie au Waisman Center de l’UW-Madison. « Les lésions neurologiques affectent généralement des régions cérébrales spécifiques ou des kinds de cellules spécifiques, perturbant les circuits. Afin de traiter ces maladies, nous devons restaurer ces circuits. »

Pour réparer ces circuits dans le modèle murin de la maladie de Parkinson, les chercheurs ont commencé par persuader les cellules souches embryonnaires humaines de se différencier en neurones producteurs de dopamine, le kind de cellules qui meurent dans la maladie de Parkinson. Ils ont transplanté ces nouveaux neurones dans le mésencéphale de souris, la région du cerveau la additionally touchée par la dégénérescence de Parkinson.

Plusieurs mois additionally tard, après que les nouveaux neurones aient eu le temps de s’intégrer dans le cerveau, les souris ont montré une meilleure motricité. En regardant de près, le groupe de Zhang a pu voir que les neurones transplantés se développaient sur de longues distances pour se connecter aux régions de contrôle moteur du cerveau. Les cellules nerveuses ont également établi des connexions avec les régions régulatrices du cerveau qui alimentaient les nouveaux neurones et les empêchaient d’être surstimulés.

Les deux ensembles de connexions – alimentant et sortant des neurones transplantés – ressemblaient aux circuits établis par les neurones natifs. Ce n’était vrai que pour les cellules productrices de dopamine. Des expériences similaires avec des cellules produisant le neurotransmetteur glutamate, qui n’est pas impliqué dans la maladie de Parkinson, n’ont pas réparé les circuits moteurs, révélant l’importance de l’identité neuronale dans la réparation des dommages.

Pour enfin confirmer que les neurones transplantés avaient réparé les circuits endommagés par la maladie de Parkinson, les chercheurs ont inséré des interrupteurs génétiques marche-arrêt dans les cellules souches. Ces commutateurs augmentent ou diminuent l’activité des cellules lorsqu’elles sont exposées à des médicaments de synthèse spécialisés dans l’alimentation ou par injection.

Lorsque les cellules souches ont été arrêtées, les améliorations motrices des souris ont disparu, suggérant que les cellules souches étaient essentielles pour restaurer les cerveaux endommagés par la maladie de Parkinson. Il a également montré que cette technologie de commutation génétique pouvait être utilisée pour affiner l’activité des cellules transplantées afin d’optimiser le traitement.

Le groupe Zhang et d’autres chercheurs ont passé des années à développer des méthodes pour transformer les cellules souches en différents kinds de neurones dans le cerveau. Chaque maladie ou blessure neurologique nécessiterait le traitement de ses propres cellules nerveuses spécialisées, mais les strategies de traitement seraient probablement largement similaires. « Nous avons utilisé la maladie de Parkinson comme modèle, mais le principe est le même pour de nombreux difficulties neurologiques différents », explique Zhang.

L’œuvre a une signification personnelle pour Zhang. En tant que médecin et scientifique, il reçoit souvent des lettres de familles désespérées pour obtenir de l’aide pour traiter des difficulties neurologiques ou des traumatismes cérébraux. C’est aussi une expérience à laquelle il peut s’identifier. Il y a six ans, Zhang a eu un incident de vélo et s’est cassé le cou. Lorsqu’il s’est réveillé partiellement paralysé à l’hôpital, sa première pensée a été de savoir comment les cellules souches – qu’il avait déjà recherchées depuis des années – pourraient l’aider à se rétablir.

Maintenant, en grande partie réhabilité après des années de physiothérapie, Zhang croit toujours que les bons traitements par cellules souches pourraient, à l’avenir, aider des gens comme lui et les familles dont il entend parler.

À cette fin, le groupe de Zhang teste actuellement des traitements similaires chez les primates, un pas vers des essais humains.

« Il y a de l’espoir, mais nous devons faire les choses une étape à la fois », dit-il.

Ce travail a été soutenu en partie par les National Institutes of Well being (subventions NS096282, NS076352 et NS086604, MH099587 et MH100031).