La recherche sur la schizophrénie plonge dans la boîte de Pétri
«De toute évidence, nous ne voulons pas retirer les cellules cérébrales de quelqu'un pour expérimenter, donc recréer les cellules cérébrales du patient dans une boîte de Pétri est la meilleure chose à faire pour la recherche et le dépistage des médicaments», a déclaré le directeur de recherche Gong Chen, Ph. D., professeur de biologie à la Penn State University.
«La partie la plus intéressante de cette recherche est qu'elle offre la promesse d'une modélisation directe des maladies, permettant la création, dans une boîte de Pétri, de neurones humains matures qui se comportent beaucoup comme des neurones qui se développent naturellement dans le cerveau humain.
Chen pense que la méthode pourrait conduire à des traitements personnalisés pour des patients individuels basés sur leurs propres informations génétiques et cellulaires. Il a déclaré que, lors de recherches antérieures, les scientifiques avaient trouvé un moyen de reprogrammer les cellules de la peau de patients pour devenir des cellules souches pluripotentes non spécialisées ou indifférenciées (iPSC).
"Une cellule souche pluripotente est une sorte d'ardoise vierge", a déclaré Chen. «Au cours du développement, ces cellules souches se différencient en de nombreux types de cellules diversifiés et spécialisés, tels qu'une cellule musculaire, une cellule cérébrale ou une cellule sanguine. Ainsi, après avoir généré des iPSC à partir de cellules cutanées, les chercheurs peuvent ensuite les cultiver pour devenir des cellules cérébrales, ou neurones, qui peuvent être étudiées en toute sécurité dans une boîte de Pétri.
Maintenant, dans la nouvelle étude, les chercheurs ont trouvé un moyen de différencier beaucoup plus efficacement les iPSC en neurones humains matures, générant des cellules qui se comportent comme des neurones dans le cerveau. Chen a expliqué que, dans leur environnement naturel, les neurones se trouvent toujours à proximité de cellules en forme d'étoile appelées astrocytes, qui sont abondantes dans le cerveau et aident les neurones à fonctionner correctement.
«Parce que les neurones sont adjacents aux astrocytes dans le cerveau, nous avons prédit que ce contact physique direct pourrait faire partie intégrante de la croissance et de la santé neuronales», a déclaré Chen.
Pour tester cette hypothèse, l'équipe a commencé par cultiver des cellules souches neurales dérivées d'iPSC, qui sont des cellules souches susceptibles de devenir des neurones. Ces cellules ont été cultivées au-dessus d'une couche d'astrocytes d'une épaisseur d'une cellule de sorte que les deux types de cellules se touchent physiquement.
«Nous avons constaté que ces cellules souches neurales cultivées sur des astrocytes se différenciaient en neurones matures beaucoup plus efficacement», a déclaré Chen, en les comparant avec d'autres cellules souches neurales cultivées seules dans une boîte de Pétri. «C'était presque comme si les astrocytes encourageaient les cellules souches, leur disaient quoi faire et les aidaient à accomplir leur destin de devenir des neurones.»
Ensuite, les chercheurs ont utilisé une technique d'enregistrement électrophysiologique pour montrer que les cellules cultivées sur les astrocytes avaient beaucoup plus d'événements synaptiques - des signaux envoyés d'une cellule nerveuse à l'autre. Puis, après seulement une semaine, les neurones nouvellement différenciés ont commencé à déclencher des potentiels d'action - le signal d'excitation électrique rapide qui se produit dans tous les neurones du cerveau.
Enfin, les chercheurs ont ajouté des cellules souches neurales humaines à un mélange avec des neurones de souris. «Nous avons constaté qu’après seulement une semaine, il y avait beaucoup de“ diaphonie ”entre les neurones de souris et les neurones humains”, a déclaré Chen.
Il a expliqué que la «diaphonie» se produit lorsqu'un neurone entre en contact avec ses voisins et libère un neurotransmetteur pour moduler l'activité de son voisin.
"Les chercheurs précédents ne pouvaient obtenir des cellules cérébrales que de patients décédés qui avaient souffert de maladies telles que la maladie d'Alzheimer, la schizophrénie et l'autisme", a déclaré Chen. «Désormais, les chercheurs peuvent prélever des cellules cutanées de patients vivants - une procédure sûre et peu invasive - et les convertir en cellules cérébrales qui imitent l'activité des propres cellules cérébrales du patient.»
Avec cette méthode, les cliniciens sauraient comment un certain médicament affecterait les propres cellules cérébrales d’un patient en particulier, sans même essayer le médicament, éliminant ainsi le risque d’effets secondaires graves.
«Le patient peut être son propre cobaye pour la conception de son propre traitement, sans avoir à être expérimenté directement», dit-il.
Source: Recherche sur les cellules souches
