La thérapie par cellules souches peut réparer les lésions cérébrales et améliorer la fonction de mémoire chez la souris

Selon une nouvelle étude de l’UCLA, une injection unique d’une thérapie expérimentale par cellules souches peut réparer les lésions cérébrales et améliorer la fonction de la mémoire chez les souris atteintes de conditions qui reproduisent les accidents vasculaires cérébraux humains et la démence.

La démence peut résulter de multiples affections et se caractérise par un éventail de symptômes, notamment des problèmes de mémoire, d’attention, de communication et de coordination physique. Les deux causes les plus courantes de démence sont la maladie d’Alzheimer et les accidents vasculaires cérébraux de substance blanche -; petits coups qui s’accumulent dans les zones de connexion du cerveau.

«C’est un cercle vicieux: les deux principales causes de démence sont presque toujours vues ensemble et chacune accélère l’autre», a déclaré le Dr S. Thomas Carmichael, auteur principal de l’étude et directeur par intérim du Eli and Edythe Broad Center of Regenerative Médecine et recherche sur les cellules souches à UCLA.

On estime que 5 millions d’Américains sont atteints de démence. « Et avec le vieillissement de la population, ce nombre va monter en flèche », a déclaré Carmichael.

Actuellement, il n’existe pas de thérapies capables d’arrêter la progression des accidents vasculaires cérébraux de substance blanche ou d’améliorer la capacité limitée du cerveau à se réparer après leur apparition. La nouvelle étude, publiée dans Science Translational Medicine, identifie une thérapie cellulaire qui peut arrêter les dommages progressifs causés par la maladie et stimuler les processus de réparation du cerveau.

Les cellules utilisées dans la thérapie sont un type spécialisé de cellules gliales, qui sont des cellules qui entourent et soutiennent les neurones du système nerveux central. Carmichael et ses collaborateurs ont évalué les effets de leur thérapie par cellules gliales en l’injectant dans le cerveau de souris présentant des lésions cérébrales similaires à celles observées chez l’homme aux stades précoces et intermédiaires de la démence.

Lors de l’injection, notre thérapie cellulaire s’est déplacée vers les zones endommagées du cerveau et a sécrété des produits chimiques appelés facteurs de croissance qui ont stimulé les cellules souches du cerveau pour lancer une réponse de réparation. « 

Dr Irene Llorente, première auteure de l’article et professeure adjointe de recherche en neurologie à la David Geffen School of Medicine de l’UCLA

L’activation de ce processus de réparation a non seulement limité la progression des dommages, mais a également amélioré la formation de nouvelles connexions neuronales et augmenté la production de myéline -; un corps gras qui recouvre et protège les connexions.

«Comprendre le rôle joué par la glie dans la réparation des dommages causés par la substance blanche est un domaine de recherche extrêmement important qui doit être exploré», a déclaré Francesca Bosetti, directrice de programme au National Institute of Neurological Disorders and Stroke du National Institutes of Health, qui a soutenu le étude. « Ces résultats préliminaires suggèrent que les thérapies à base de cellules gliales pourraient un jour aider à lutter contre les dommages causés par la substance blanche que de nombreux patients atteints d’AVC et de démence vasculaire subissent chaque année. »

La thérapie a été développée en collaboration avec Bill Lowry, professeur à l’UCLA de biologie moléculaire, cellulaire et développementale. L’équipe a utilisé une méthode, précédemment découverte par Lowry, pour produire rapidement un grand nombre de cellules gliales en traitant les cellules souches pluripotentes induites par l’homme avec un médicament appelé déféroxamine. Les cellules souches pluripotentes induites sont dérivées de la peau ou des cellules sanguines qui ont été reprogrammées à un état semblable à une cellule souche embryonnaire à partir duquel les scientifiques peuvent créer un approvisionnement illimité de tout type de cellule.

À l’avenir, si la thérapie s’avère sûre et efficace grâce à des essais cliniques chez l’homme, les chercheurs envisagent qu’elle devienne un produit «prêt à l’emploi», ce qui signifie que les cellules seraient fabriquées en masse, congelées et expédiées vers les hôpitaux, où ils pourraient être utilisés comme thérapie ponctuelle pour les personnes présentant des signes précoces d’AVC de la substance blanche.

Cela différencierait le traitement des thérapies cellulaires spécifiques au patient, qui sont créées en utilisant les propres cellules de chaque patient. Bien que les thérapies cellulaires spécifiques aux patients soient attrayantes car elles n’obligent pas les patients à prendre des médicaments pour empêcher leur système immunitaire de rejeter les cellules transplantées, elles sont également coûteuses et peuvent prendre des semaines ou des mois à produire.

« Les dommages causés par les accidents vasculaires cérébraux de substance blanche sont progressifs, vous n’avez donc pas des mois à passer à produire un traitement pour chaque patient », a déclaré Carmichael, qui est également président de la neurologie à la faculté de médecine. « Si vous pouvez avoir un traitement qui est déjà dans le congélateur prêt à être utilisé pendant la fenêtre de temps où il pourrait être le plus efficace, c’est une bien meilleure option. »

Le cerveau est une cible particulièrement intéressante pour les thérapies cellulaires standard, car l’activité immunitaire dans le cerveau est hautement contrôlée. Cette caractéristique, connue sous le nom de privilège immunitaire, permet aux cellules ou tissus du donneur qui seraient rejetés par d’autres parties du corps de survivre pendant des périodes prolongées, voire indéfinies.

Fait intéressant, les chercheurs ont constaté que même s’ils éliminaient les cellules injectées quelques mois après leur transplantation, la récupération des souris n’était pas affectée. C’est parce que la thérapie sert principalement de réveil pour stimuler les processus de réparation du cerveau.

« Parce que la thérapie cellulaire ne répare pas directement le cerveau, vous n’avez pas besoin de compter sur la persistance des cellules transplantées pour que le traitement réussisse », a déclaré Carmichael.

L’équipe mène actuellement les études supplémentaires nécessaires pour demander à la Food and Drug Administration l’autorisation de tester la thérapie dans le cadre d’un essai clinique chez l’homme.

La recherche a été soutenue par le California Institute for Regenerative Medicine, les National Institutes of Health, la Dr.Miriam and Sheldon G.Adelson Medical Research Foundation, la Paul G.Allen Family Foundation, le Allen Frontiers Group et une UCLA Broad Stem Cell Research. Bourse aux innovateurs de la Fondation Centre Rose Hills.

La thérapie cellulaire est couverte par une demande de brevet déposée par l’UCLA Technology Development Group au nom des Regents de l’Université de Californie, avec Carmichael, Lowry et Llorente répertoriés comme co-inventeurs. Le traitement a été utilisé uniquement dans des tests précliniques et n’a pas été testé chez l’homme ni approuvé par la FDA comme étant sûr et efficace pour une utilisation chez l’homme.