L'utilisation d'un modèle tridimensionnel nouvellement conçu pour étudier la régénération des tissus nerveux dans le nez, des chercheurs de la Tufts University School of Medicine et de la Graduate School of Biomedical Sciences (GSBS) et des collègues ont découvert qu'un type de cellules souches considérait comme un dortoir peut jouer un rôle plus significatif dans la préservation de la sensation que l'origine.
Contrairement aux cellules du système nerveux central, les neurones sensoriels de la cavité nasale ont une capacité remarquable à se régénérer tout au long de la vie malgré une exposition presque constante à l'environnement extérieur.
Les infections virales telles que Covid-19, l'exposition aux toxines ou même le vieillissement elle-même peuvent diminuer leur fonction ou la capacité de ces cellules à se répliquer, ce qui peut entraîner une perte d'odeur partielle ou complète. L'équipe de chercheurs a conçu un nouveau modèle de souris tissulaire olfactif en trois dimensions faciles à créer ou organoïde pour aider les scientifiques à mieux étudier comment les neurones se forment continuellement dans le nez et pourquoi ce processus pourrait diminuer dans la maladie et le vieillissement.
Leurs recherches, publiées récemment dans les méthodes de rapports cellulaires, utilisent ce modèle de souris pour montrer comment deux types de cellules souches dans le nez, appelées cellules basales horizontales (HBC) et les cellules basales globuleuses (GBC), se communiquent et se soutiennent mutuellement pour développer de nouveaux tissus nerveux à détection des odeurs.
Nos recherches suggèrent que ces deux cellules souches peuvent être interdépendantes. Un type que nous pensions être en grande partie dormant – les HBC-May jouent en fait un rôle crucial dans le soutien de la production de nouveaux neurones et de la réparation de tissus endommagés. «
Brian Lin, auteur principal de l'étude et professeur adjoint de recherche au Département de développement du développement, moléculaire et chimique
En utilisant ce modèle, l'équipe a identifié une sous-population spécifique de HBCS, marquée par sa production de la protéine KRT5, qui soutiennent activement la génération de nouveaux neurones olfactifs. Les chercheurs ont observé que ces HBC particuliers jouent un rôle clé dans la formation des organoïdes, et ils ont constaté que lorsque ces cellules étaient épuisées sélectivement à partir des cultures organoïdes, la génération de nouveaux neurones était significativement altérée. Ces résultats suggèrent que ces cellules souches, autrefois considérées comme en sommeil, sont des acteurs essentiels du processus de régénération.
« Nous avons également examiné les cellules de souris de différents âges et les avons développées dans le modèle », explique Lin. « Nous avons trouvé une baisse de la capacité des cellules de souris plus anciennes à générer de nouveaux neurones. Nous pensons que cela est dû à une diminution de la population GBC à mesure que nous vieillissons, mais nous devons faire plus de travail pour tester cette hypothèse et, dans l'affirmative, développer des moyens de les rajeunir. »
Un modèle facile à utiliser
Auteur principal de l'étude, Juliana Gutschow Gameiro, un ancien doctorat. Des étudiants visitant les GSB, sont venus à Tufts de l'Université d'État de Londrina, Parana, au Brésil. Lin dit qu'elle s'est consacrée au développement d'un modèle facile à créer dans les laboratoires avec des fonds et des équipements limités.
« Parce que la perte d'odeur est associée à Covid-19, ainsi qu'aux maladies de Parkinson et à d'autres conditions, un nombre beaucoup plus important de chercheurs de divers domaines différents ont commencé à rechercher des cellules épithéliales olfactives au cours des dernières années », explique Lin.
« Nous voulions développer un modèle facile à utiliser afin que les biologistes des cellules non-semestres et ceux qui travaillent dans des laboratoires avec des ressources limitées puissent l'utiliser pour mieux comprendre comment les neurones olfactifs se régénèrent et ce qui se passe qui fait que ce processus diminue ou échoue complètement », dit-il.
Étape suivante: un organoïde humain
L'objectif ultime est d'utiliser ce modèle de tissu de souris des neurones sensoriels olfactifs comme voie de développement d'un organoïde humain qui peut être utilisé pour filtrer les médicaments pour traiter les personnes dont l'odeur est considérablement diminuée ou disparue.
Les organoïdes rendent la recherche d'essais précliniques plus rapidement, moins coûteuse et potentiellement plus efficace que d'utiliser des animaux entiers ou des cultures de cellules humaines existantes. Les organoïdes ont déjà été développés pour les poumons, les reins et d'autres organes, mais pas pour le tissu olfactif humain.
« Il est difficile d'obtenir du tissu olfactif pur des humains », explique Lin. Les individus sont anesthésiés et une brosse similaire à une baguette de test covide est poussée profondément dans la cavité nasale. Contrairement à leur modèle de souris, les cellules souches respiratoires humaines et les cellules souches olfactives collectées dans ce processus sont difficiles à séparer.
Le prochain défi de l'équipe de recherche consiste à développer une technique simple et peu coûteuse pour séparer les cellules souches olfactives humaines et les amadouer pour grandir en laboratoire.
La recherche rapportée dans cet article a été soutenue par les National Institutes of Health sous les numéros de récompense R21 DC018681-01 et R01 DC017869-03, la Coordinaҫão de AperfeiҫoAmento de Pesso de Nível Superior – Brasil, et la Fondation de recherche allemande (DFG) sous le programme Walter Benjamin, et par la Fondation Fritz THYSEN. Des informations complètes sur les auteurs, la méthodologie et les conflits d'intérêts sont disponibles dans l'article publié. Le contenu est uniquement la responsabilité des auteurs et ne représente pas nécessairement les opinions officielles des bailleurs de fonds.
