Des mini cerveaux cultivés en laboratoire pourraient prédire l’efficacité des traitements contre Alzheimer
Des chercheurs de la Johns Hopkins Medicine ont mis en évidence que de petites grappes de tissus cérébraux cultivés à partir de cellules de personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer pourraient aider à prédire comment différents patients réagissent aux médicaments utilisés pour gérer les symptômes psychiatriques associés à cette maladie.
Cette recherche, axée sur des tissus cérébraux cultivés en laboratoire appelés organoïdes, renforce l’idée que ces modèles cérébraux miniatures pourraient, à terme, aider les scientifiques à développer et sélectionner des traitements plus précis pour des groupes spécifiques de personnes atteintes d’Alzheimer. Cette maladie, la forme la plus courante de démence, touche plus de 7 millions d’Américains.
L’équipe a également découvert que les organoïdes libèrent de petites particules appelées vésicules extracellulaires, qui transportent des informations cellulaires. Ces particules pourraient offrir de nouveaux biomarqueurs pour diagnostiquer la maladie d’Alzheimer et déterminer son stade de progression. L’étude, partiellement financée par les National Institutes of Health, a été publiée dans Alzheimer’s & Dementia: The Journal of the Alzheimer’s Association.
Vasiliki Machairaki, Ph.D., professeur associé de médecine génétique à la Johns Hopkins University School of Medicine, a déclaré : « Notre étude suggère que les organoïdes cérébraux dérivés de patients et les vésicules qu’ils sécrètent peuvent nous aider à évaluer la maladie d’Alzheimer, à explorer les mécanismes qui la sous-tendent et à déterminer comment différents sous-groupes de patients peuvent réagir à divers traitements. »
Actuellement, il n’existe pas de traitement curatif pour la maladie d’Alzheimer. Cependant, des inhibiteurs sélectifs de la recapture de la sérotonine (ISRS) sont souvent prescrits pour aider à gérer des symptômes neuropsychiatriques tels que l’anxiété, la dépression et l’agitation. Ces symptômes touchent presque tous les patients, mais les réponses aux médicaments varient considérablement.
Les chercheurs de Johns Hopkins ont étudié des modèles miniatures du tronc cérébral, une région située à l’arrière du crâne qui régule des fonctions essentielles telles que la respiration, le sommeil et le rythme cardiaque. Ils souhaitaient déterminer si ces modèles pouvaient révéler des signes moléculaires indiquant si l’ISRS escitalopram oxalate pourrait aider à réduire les symptômes associés à la maladie d’Alzheimer.
Pour ce faire, les chercheurs ont commencé par des échantillons de sang prélevés avec l’autorisation de personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer au Johns Hopkins Alzheimer’s Disease Research Center, financé par les NIH. Ils ont reprogrammé les cellules sanguines pour qu’elles retrouvent un état de cellules souches. Ces cellules, appelées cellules souches pluripotentes induites, peuvent se développer en tout type de cellule du corps.
En utilisant ces cellules souches de personnes atteintes d’Alzheimer et d’individus en bonne santé, l’équipe a créé des organoïdes du tronc cérébral contenant des neurones spécialisés produisant le neurotransmetteur sérotonine. Les cellules ont été guidées pour s’organiser en petits groupes de tissu cérébral de la taille d’un pois. Machairaki estime qu’il s’agit de l’une des plus grandes études sur les organoïdes cérébraux réalisées jusqu’à présent dans la recherche sur l’Alzheimer.
Les organoïdes dérivés de patients ont reproduit plusieurs caractéristiques biologiques importantes de la maladie d’Alzheimer au niveau moléculaire. Comparés aux organoïdes créés à partir d’individus sains, ceux cultivés à partir de cellules de patients atteints d’Alzheimer ont montré des différences dans les protéines impliquées dans la communication entre les cellules cérébrales, l’inflammation et les voies associées à la maladie.
Après avoir traité les organoïdes avec l’escitalopram oxalate, certains organoïdes dérivés de patients ont montré une augmentation des protéines impliquées dans la signalisation de la sérotonine et la communication entre les cellules cérébrales. D’autres organoïdes ont montré peu ou pas de réponse moléculaire.
Les chercheurs ont également examiné si les vésicules extracellulaires libérées par les organoïdes pouvaient servir de biomarqueurs de la maladie d’Alzheimer. Avant et après le traitement, ils ont analysé les protéines à l’intérieur des vésicules libérées par les organoïdes dérivés de patients et par des organoïdes témoins sains.
Les organoïdes cultivés à partir de cellules de patients atteints d’Alzheimer ont montré des changements clairs dans plusieurs protéines associées à la maladie. Après le traitement par l’escitalopram, les niveaux de certaines protéines ont augmenté dans certains échantillons, notamment celles liées à la signalisation de la sérotonine.
Machairaki prévoit de développer des organoïdes plus avancés contenant des cellules immunitaires et des réseaux vasculaires imitant des vaisseaux sanguins, afin de rendre ces tissus plus semblables à un cerveau humain vivant. Elle espère que les vésicules extracellulaires pourraient un jour fonctionner comme un type de biopsie liquide, aidant à diagnostiquer la maladie d’Alzheimer, à déterminer son stade et à identifier le sous-type de la maladie d’un patient.
Cette étude représente une première étape vers cet objectif.
Source : Johns Hopkins Medicine
