Les scientifiques ont utilisé la thérapie génique pour régénérer les fibres nerveuses endommagées dans l'œil, une découverte qui pourrait aider au développement de nouveaux traitements pour le glaucome, l'une des principales causes de cécité dans le monde.
Les axones – fibres nerveuses – du système nerveux central (SNC) de l'adulte ne se régénèrent normalement pas après une blessure et une maladie, ce qui signifie que les dommages sont souvent irréversibles. Cependant, au cours de la dernière décennie, un certain nombre de découvertes suggèrent qu'il est possible de stimuler la régénération.
Dans une étude publiée aujourd'hui dans Communications de la nature, des scientifiques ont testé si le gène responsable de la production d'une protéine connue sous le nom de Protrudine pouvait stimuler la régénération des cellules nerveuses et les protéger de la mort cellulaire après une blessure.
L'équipe, dirigée par le Dr Richard Eva, le professeur Keith Martin et le professeur James Fawcett du John van Geest Center for Brain Repair de l'Université de Cambridge, a utilisé un système de culture cellulaire pour cultiver des cellules cérébrales dans une boîte. Ils ont ensuite blessé leurs axones à l'aide d'un laser et analysé la réponse à cette blessure en utilisant la microscopie à cellules vivantes. Les chercheurs ont découvert que l'augmentation de la quantité ou de l'activité de Protrudin dans ces cellules nerveuses augmentait considérablement leur capacité à se régénérer.
Les cellules nerveuses de la rétine, appelées cellules ganglionnaires rétiniennes, étendent leurs axones de l'œil au cerveau en passant par le nerf optique afin de relayer et de traiter les informations visuelles. Pour déterminer si Protrudin pourrait stimuler la réparation du SNC lésé dans un organisme intact, les chercheurs ont utilisé une technique de thérapie génique pour augmenter la quantité et l'activité de Protrudin dans l'œil et le nerf optique. Lorsqu'ils ont mesuré la quantité de régénération quelques semaines après une blessure par écrasement du nerf optique, l'équipe a découvert que Protrudin avait permis aux axones de se régénérer sur de grandes distances. Ils ont également constaté que les cellules ganglionnaires rétiniennes étaient protégées de la mort cellulaire.
Les chercheurs ont montré que cette technique peut aider à se protéger contre le glaucome, une affection oculaire courante. Dans le glaucome, le nerf optique qui relie l'œil au cerveau est progressivement endommagé, souvent en association avec une pression élevée à l'intérieur de l'œil. S'il n'est pas diagnostiqué suffisamment tôt, le glaucome peut entraîner une perte de vision. Au Royaume-Uni, environ une personne sur 50 âgée de plus de 40 ans et une personne sur dix de plus de 75 ans est touchée par le glaucome.
Pour démontrer cet effet protecteur de la Protrudine contre le glaucome, les chercheurs ont utilisé une rétine entière d'un œil de souris et l'ont cultivée dans une boîte de culture cellulaire. Habituellement, environ la moitié des neurones rétiniens meurent dans les trois jours suivant le retrait de la rétine, mais les chercheurs ont découvert que l'augmentation ou l'activation de Protrudin conduisait à une protection presque complète des neurones rétiniens.
Le glaucome est l'une des principales causes de cécité dans le monde. Les causes du glaucome ne sont pas complètement comprises, mais on se concentre actuellement sur l'identification de nouveaux traitements en empêchant les cellules nerveuses de la rétine de mourir, ainsi qu'en essayant de réparer la perte de vision par la régénération des axones malades par le nerf optique.
Notre stratégie repose sur l'utilisation de la thérapie génique – une approche déjà utilisée en clinique – pour administrer Protrudin dans l'œil. Il est possible que notre traitement puisse être développé plus avant pour protéger les neurones rétiniens de la mort et stimuler la repousse de leurs axones. Il est important de souligner que ces découvertes nécessiteraient des recherches supplémentaires pour voir si elles pourraient être développées en traitements efficaces pour les humains. «
Dr Veselina Petrova, Département de neurosciences cliniques, Université de Cambridge, premier auteur de l'étude
La protrudine réside normalement dans le réticulum endoplasmique, de minuscules structures à l'intérieur de nos cellules. Dans cette étude, l'équipe a montré que le réticulum endoplasmique trouvé dans les axones semble fournir des matériaux et d'autres structures cellulaires importants pour la croissance et la survie afin de soutenir le processus de régénération après une blessure. La protrudine stimule le transport de ces matériaux vers le site de la blessure.
Le Dr Petrova a ajouté: «Les cellules nerveuses du système nerveux central perdent la capacité de régénérer leurs axones à mesure qu'elles mûrissent, elles ont donc une capacité de repousse très limitée. Cela signifie que les blessures au cerveau, à la moelle épinière et au nerf optique ont des conséquences qui changent la vie.
«Le modèle de lésion du nerf optique est souvent utilisé pour étudier de nouveaux traitements pour stimuler la régénération des axones du SNC, et les traitements identifiés de cette manière sont souvent prometteurs dans la moelle épinière lésée. Il est possible que la protrudine accrue ou activée soit utilisée pour stimuler la régénération de la colonne vertébrale lésée corde. »
La source:
Référence du journal:
Petrova, V., et coll. (2020) La protrudine fonctionne à partir du réticulum endoplasmique pour soutenir la régénération des axones dans le SNC adulte. Communications de la nature. doi.org/10.1038/s41467-020-19436-y.