De nouveaux mini cerveaux imitent les principales caractéristiques pathologiques de la maladie de Parkinson
De minuscules cerveaux dans un plat qui imitent les principales caractéristiques pathologiques de la maladie de Parkinson ont été créés pour la première fois. La recherche, dirigée par des scientifiques du Genome Institute of Singapore (GIS) de l’Agency for Science, Technology and Research (A*STAR), du National Neuroscience Institute (NNI) et de la Duke-NUS Medical School, publiée dans le Annales de neurologie, offre une nouvelle façon d’étudier la progression de la maladie dégénérative du cerveau et d’explorer de nouveaux traitements possibles.
La maladie de Parkinson est une maladie neurodégénérative courante liée à l’âge qui touche trois Singapouriens sur 1 000 âgés de 50 ans et plus. À l’échelle mondiale, les troubles neurologiques sont la principale cause d’invalidité et la maladie de Parkinson est le trouble qui connaît la croissance la plus rapide. Les recherches antérieures se sont principalement appuyées sur des souris, qui ne reproduisent pas toutes les principales caractéristiques pathologiques observées chez les patients.
« Recréer des modèles de la maladie de Parkinson dans des modèles animaux est difficile car ceux-ci ne montrent pas la perte progressive et sélective des neurones qui produisent le neurotransmetteur dopamine, une caractéristique majeure de la maladie de Parkinson », a déclaré le professeur Ng Huck Hui, chef de groupe principal au GIS, A *STAR, co-auteur principal de l’étude. « Une autre limitation est que les modèles murins expérimentaux de la maladie de Parkinson ne développent pas d’amas caractéristiques de protéines appelées corps de Lewy, qui sont souvent observés dans les cellules cérébrales des personnes atteintes de la maladie de Parkinson et d’un type de démence progressive connue sous le nom de démence à corps de Lewy. »
L’équipe a décidé de se tourner vers les mini-cerveaux humains qu’ils ont créés précédemment.
« Nous avons appelé ces » organoïdes de type mésencéphale humain « », a déclaré le premier auteur, le Dr Junghyun Jo, auparavant chercheur au GIS et maintenant chercheur principal à l’Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University. « Ce sont essentiellement des constructions tissulaires in vitro tridimensionnelles, multicellulaires qui imitent le mésencéphale humain. »
Les petits organoïdes de la taille d’un petit pois ressemblant au mésencéphale humain sont cultivés à partir de cellules souches humaines dans un faisceau de neurones et d’autres cellules présentes dans le cerveau. Les organoïdes permettent aux scientifiques d’étudier comment le cerveau humain se développe et communique.
« Ces expériences sont les premières à recréer les caractéristiques distinctives de la maladie de Parkinson que nous ne voyons que chez les patients humains », a déclaré le professeur agrégé Hyunsoo Shawn Je, co-auteur principal du programme Neuroscience and Behavioral Disorders de Duke-NUS. « Nous avons créé un nouveau modèle de la pathologie impliquée, qui nous permettra de suivre comment la maladie se développe et comment elle pourrait être ralentie ou arrêtée. »
En manipulant l’ADN des cellules souches de départ pour qu’il corresponde aux facteurs de risque génétiques trouvés chez les patients atteints de la maladie de Parkinson, les scientifiques de l’étude ont pu cultiver des organoïdes avec des neurones qui présentaient à la fois des corps de Lewy et la perte progressive de neurones producteurs de dopamine.
« C’est un défi majeur de prolonger les années de vie en bonne santé dans une population mondiale vieillissante, dont les performances physiques et cognitives diminuent souvent en raison de troubles neurodégénératifs », a déclaré le professeur Tan Eng King, directeur médical adjoint, Affaires académiques, à NNI, co-auteur principal de l’étude. « Cette découverte fournit des informations et un modèle de maladie « humanisé » qui peut faciliter les tests de médicaments contre la maladie de Parkinson et la démence. Notre modèle organoïde avec une mutation génétique sur le gène GBA est également très pertinent car nous avons plusieurs de ces porteurs de mutations génétiques localement. »
Le système organoïde permettra la recherche sur la maladie de Parkinson et d’autres affections impossibles avec les modèles animaux actuels. L’équipe utilise déjà des organoïdes pour étudier pourquoi et comment les corps de Lewy se forment dans les cellules du cerveau humain et pour cribler des médicaments qui peuvent potentiellement arrêter la progression de la maladie.
Référence: Jo J, Yang L, Tran H, et al. Inclusions de type corps de Lewy dans des organoïdes du mésencéphale humain porteurs de mutations de la glucocérébrosidase et de la ‐synucléine. Anne Neurol. 2021 : ana.26166. doi: 10.1002/ana.26166
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