Des chercheurs découvrent une nouvelle voie pour réveiller les cellules souches neurales dormantes
Des scientifiques de la Duke-NUS Medical School et de la Institut de Mécanobiologie (MBI) à la Université nationale de Singapour (NUS) a découvert une nouvelle voie pour réveiller les cellules souches neurales dormantes, offrant de nouvelles thérapies potentielles pour les troubles du développement neurologique tels que l'autisme, les troubles de l'apprentissage et la paralysie cérébrale.
Dans le cerveau adulte des mammifères, la plupart des cellules souches neurales, qui proviennent du système nerveux et peuvent se transformer en différents types de cellules cérébrales, restent dormantes jusqu'à ce qu'elles reçoivent des signaux spécifiques qui les activent. Une fois réveillées, elles produisent de nouveaux neurones, contribuant ainsi à la réparation et à la croissance du cerveau.
Les défauts d'activation des cellules souches neurales sont associés au déclin cognitif lié au vieillissement et à des troubles du développement neurologique tels que la microcéphalie, une pathologie dans laquelle la tête du bébé est beaucoup plus petite que prévu en raison d'un développement cérébral inadéquat. Les troubles du développement neurologique touchent environ 5 % des enfants et des adolescents dans le monde et entraînent des troubles cognitifs, de la communication, du comportement adaptatif et des capacités psychomotrices.
Pour étudier cette activation, les scientifiques se sont tournés vers Drosophile ou des mouches à fruits. Comme chez les mammifères, les cellules souches neurales des mouches à fruits restent dormantes jusqu'à ce qu'elles soient réveillées. Leurs résultats, publiés dans Progrès scientifiquesa montré qu'un type de cellules gliales appelées astrocytes – traditionnellement considérées comme fournissant un soutien structurel et nutritionnel – sont importantes pour réveiller les cellules souches neurales dormantes dans le cerveau des mouches à fruits.
À l’aide d’un microscope à super-résolution avec un grossissement de 10 fois, l’équipe de scientifiques a examiné les minuscules structures fibreuses qui caractérisent les cellules souches neurales dormantes des mouches à fruits. Ces fines structures, d’environ 1,5 µm de diamètre (soit 20 fois plus petites que le diamètre d’un cheveu humain), sont des protubérances qui s’étendent du corps cellulaire et sont riches en filaments d’actine ou de protéines. Un type spécifique de protéine Formin peut activer ces filaments et provoquer leur assemblage.
Le Dr Lin Kun Yang, qui était chercheur à Duke-NUS au moment de l'étude et premier auteur, a déclaré :
« Nous avons décidé de nous concentrer sur cette voie, car les variations des niveaux de formine sont associées à des troubles du développement neurologique comme la microcéphalie chez l'homme. La compréhension de cette voie pourrait apporter de nouvelles perspectives dans le développement de solutions pour traiter les troubles du développement neurologique. »
Les scientifiques ont observé que les astrocytes libèrent un type de protéine de signalisation appelée gastrulation repliée ou brouillard, qui déclenche une réaction en chaîne qui comprend l'activation de la voie protéique Formin pour contrôler le mouvement des filaments d'actine. En fin de compte, ces processus réveillent les cellules souches neurales de leur état de dormance. Elles commencent alors à se diviser, créant de nouveaux neurones qui contribuent à la réparation et au développement du cerveau.
La protéine réceptrice GPCR présente dans les cellules souches neurales réagit ensuite à la Fog sécrétée par les astrocytes, activant ainsi la voie de signalisation qui contrôle la formation de filaments d'actine dans les cellules souches neurales. Les GPCR jouent un rôle majeur dans les processus cellulaires fondamentaux. En conséquence, la famille de protéines GPCR est devenue une cible médicamenteuse majeure pour le traitement de diverses maladies humaines : 34 % des médicaments approuvés par la FDA ciblent cette famille de protéines. Par conséquent, comprendre comment cette voie de signalisation contrôle la réactivation des cellules souches neurales pourrait fournir une stratégie potentielle pour utiliser les médicaments existants pour traiter les troubles du développement neurologique.
Le professeur Wang Hongyan, directeur par intérim du programme de recherche sur les neurosciences et les troubles du comportement de Duke-NUS et auteur principal de l'étude, a déclaré :
« Nos résultats enrichissent le corpus limité de recherches sur les mécanismes qui régissent la réactivation des cellules souches neurales dormantes. Grâce à notre découverte des astrocytes comme acteur clé de la réactivation des cellules souches neurales, nous disposons désormais d'un nouveau moyen d'influencer le comportement des cellules souches neurales. »
« Cela fait non seulement progresser notre compréhension fondamentale de la façon dont les astrocytes influencent le développement des cellules cérébrales, mais ouvre également de nouvelles voies pour faire progresser les thérapies contre les troubles neurologiques, le vieillissement cérébral et les lésions. »
Professeur Patrick Tan, vice-doyen principal chargé de la recherche à Duke-NUS
Les scientifiques étudient actuellement d’autres signaux émis par les astrocytes qui pourraient influencer l’activité des cellules souches neurales. Ils prévoient également de déterminer si des mécanismes similaires sont impliqués dans le développement du cerveau humain.
Duke-NUS est un leader dans la recherche et l'enseignement médicaux, avec pour objectif d'améliorer les soins aux patients grâce à des découvertes scientifiques innovantes. Cette étude fait partie de ses efforts continus pour approfondir la compréhension des mécanismes fondamentaux en jeu dans le cerveau humain afin de créer de nouvelles approches thérapeutiques, en particulier pour les patients atteints de troubles neurologiques.
Ce travail a été principalement soutenu par la National Research Foundation de Singapour dans le cadre du National Medical Research Council (NMRC) Open Fund – Individual Research Grant (MOH-000143) et du Open Fund – Young Individual Research Grant (MOH-001236) et administré par le ministère de la Santé de Singapour par l'intermédiaire du bureau du NMRC, MOH Holdings Pte Ltd, avec le soutien supplémentaire de plusieurs autres subventions.
