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Grâce au génie génétique, des chercheurs de l’UT Southwestern et de l’université de l’Indiana ont reprogrammé des cellules cicatrisantes dans la moelle épinière de souris, pour créer de nouvelles cellules nerveuses, ce qui a permis de stimuler la récupération après une lésion de la moelle épinière. Ces découvertes pourraient donner de l’espoir aux centaines de milliers de personnes dans le monde qui souffrent chaque année d’une lésion de la moelle épinière.

Reprogrammer des cellules cicatrisantes 

Les cellules de certains tissus corporels prolifèrent après une lésion, remplaçant les cellules mortes ou endommagées dans le cadre de la guérison. Cependant, explique le responsable de cette étude, Chun-Li Zhang, professeur de biologie surproduisant moléculaire, la moelle épinière ne génère généralement pas de nouveaux neurones après une blessure, ce qui constitue un obstacle majeur à la guérison.
Comme la moelle épinière agit comme un relais de signaux entre le cerveau et le reste du corps, ajoute-t-il, son incapacité à se réparer elle-même interrompt en permanence la communication entre ces deux zones, ce qui entraîne une paralysie, une perte de sensation et parfois des conséquences mortelles, comme l’incapacité de contrôler la respiration ou le rythme cardiaque.
Zhang note que le cerveau a une capacité limitée à produire de nouvelles cellules nerveuses, s’appuyant sur les cellules progénitrices pour activer des voies de régénération distinctes. S’inspirant de ces connaissances, il a cherché avec ses collègues des cellules qui pourraient avoir un potentiel de régénération similaire dans la moelle épinière.

Les cellules gliales NG2

En travaillant avec un modèle murin de lésion de la moelle épinière, les scientifiques ont cherché dans les moelles épinières blessées des animaux, un marqueur que l’on trouve normalement dans les neurones immatures. Non seulement ce marqueur était également présent dans la moelle épinière après la blessure, explique Zhang, mais lui et son équipe ont recherché les cellules qui le produisent : des cellules non neuronales appelées NG2 gliale.
Les cellules gliales NG2 servent de progéniteurs aux cellules appelées oligodendrocytes, qui produisent la couche de graisse isolante qui entoure les neurones. Elles sont également connues pour former des cicatrices gliales à la suite d’une blessure. L’équipe de Zhang a montré que lorsque la moelle épinière était blessée, ces cellules gliales adoptaient de façon transitoire les marqueurs moléculaires et morphologiques des neurones immatures.
Pour déterminer ce qui provoque la modification des cellules gliales NG2, les chercheurs se sont concentrés sur la SOX2, une protéine des cellules souches induite par une blessure. Ils ont manipulé génétiquement ces cellules pour inactiver le gène qui fabrique cette protéine. Lorsque les moelles épinières de souris qui avaient été manipulées ont été coupées, les chercheurs ont vu beaucoup moins de neurones immatures dans les jours qui ont suivi la blessure, ce qui suggère que la SOX2 joue un rôle-clé en aidant la cellule NG2 à fabriquer ces cellules. Cependant, même avec des niveaux normaux de SOX2, ces neurones immatures n’ont jamais remplacé les cellules touchées par la lésion.
Dans une optique opposée, Zhang et ses collègues ont utilisé une technique de manipulation génétique différente pour que les cellules gliales NG2 surproduisent du SOX2. Fait passionnant, dans les semaines qui ont suivi la lésion de la moelle épinière, les souris ayant subi cette manipulation ont produit des dizaines de milliers de nouveaux neurones matures. Des recherches plus poussées ont montré que ces neurones s’intégraient dans la zone lésée, établissant de  nouvelles connexions avec les neurones qui sont nécessaires pour relayer les signaux entre le cerveau et le corps.

Surproduire du SOX2

Plus prometteur encore, selon Zhang, est le fait que cette technique de génie génétique a conduit à des améliorations fonctionnelles après une lésion de la moelle épinière. Les animaux conçus pour surproduire du SOX2 dans leurs cellules gliales NG2 ont obtenu des résultats nettement meilleurs en matière de motricité plusieurs semaines après la lésion de la moelle épinière, par rapport à ceux qui produisaient des quantités normales de SOX2.
Les raisons de cette amélioration des performances semblent être multiples. Non seulement ces animaux avaient de nouveaux neurones qui semblaient prendre le relais de ceux endommagés lors de la blessure, explique Zhang, mais ils avaient aussi beaucoup moins de tissu cicatriciel au niveau du site de la blessure qui pouvait entraver la récupération.
Zhang note qu’à terme, les chercheurs pourraient découvrir des moyens sûrs et efficaces de surproduire du SOX2 chez les patients atteints de lésions de la moelle épinière humaine, en les aidant à réparer leurs blessures grâce à de nouveaux neurones tout en réduisant la formation de tissu cicatriciel.

Soigner les lésions de la moelle épinière

« Le domaine des lésions de la moelle épinière a fait l’objet de recherches approfondies pour tenter de réparer les dommages avec des cellules souches qui produisent de nouveaux neurones, mais ce que nous proposons ici, c’est que nous n’aurons peut-être pas besoin de transplanter des cellules provenant de l’extérieur », déclare Zhang. « En encourageant la NG2 à produire plus de SOX2, le corps peut fabriquer ses propres nouveaux neurones, se reconstruisant de l’intérieur, et ainsi soigner efficacement les lésions de la moelle épinière ».
Cette recherche a été publiée dans Cell Stem Cell.
Source : UT Southwestern Medical Center
Crédit photo : StockPhotoSecrets