Certaines parties de notre corps se remettent assez rapidement d’une blessure. La couche protectrice externe de l’œil, appelée cornée, peut guérir des égratignures mineures en une seule journée.
Le cerveau ne fait pas partie de ces tissus ou organes à guérison rapide. Les cellules cérébrales adultes sont stables et durent toute une vie, sauf traumatisme ou maladie, alors que certaines cellules tapissant nos intestins ne durent que cinq jours et doivent être continuellement remplacées.
Les scientifiques et les médecins aimeraient utiliser la thérapie par cellules souches pour renforcer la capacité du cerveau à régénérer les dommages dus à une commotion cérébrale ou à un accident vasculaire cérébral. Jusqu'à présent, ces traitements ont été contrecarrés par des modifications cérébrales dues à des blessures, ainsi que par des difficultés liées à l'intégration de cellules régénérées dans les circuits cérébraux existants pour restaurer des fonctions telles que la rétention de la mémoire ou la motricité.
Des scientifiques du Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute et de la faculté de médecine de la Duke-National University of Singapore (NUS) ont publié leurs résultats le 8 janvier 2026 dans Cellule souche de tester une thérapie dérivée de cellules souches humaines. Une fois transplantées chez des souris, les cellules ont mûri, se sont intégrées aux circuits existants et ont restauré leur fonction. En traçant les cellules et en séquençant leurs modèles d’expression génétique, les chercheurs ont également révélé comment les cellules transplantées trouvent leur destination et établissent des connexions avec le système nerveux.
Le premier défi auquel sont confrontées les thérapies de médecine régénérative pleines d’espoir pour les accidents vasculaires cérébraux et d’autres formes de lésions cérébrales est le manque d’environnement stimulant. Alors que le cerveau en développement est un lieu accueillant et instructif pour les cellules souches qui forment les neurones et connectent les circuits du système nerveux, les cellules thérapeutiques arrivant après un accident vasculaire cérébral trouvent plus d'hostilité que d'hospitalité.
« Dans le cerveau adulte après un accident vasculaire cérébral, vous voyez la formation d'un kyste, une cavité remplie de toutes sortes de molécules inflammatoires, c'est donc un peu comme si les cellules thérapeutiques nagent dans un marécage dangereux plein de menaces », a déclaré Su-Chun Zhang, MD, PhD, titulaire de la chaire de leadership Jeanne et Gary Herberger en neurosciences et directeur et professeur du Centre des maladies neurologiques à Sanford Burnham Prebys.
« Si cela ne suffisait pas, le tissu cicatriciel entoure la cavité pour protéger le cerveau contre d'autres dommages, mais il forme également une barrière contre toute régénération potentielle. »
Certains stratèges en thérapie cellulaire tentent de greffer de nouvelles cellules à côté de la région endommagée du cerveau, où il est plus facile pour les cellules de survivre et de se développer. Le but est de rétablir à terme les circuits en contournant la région endommagée. Zhang estime que ce traumatisme doit être guéri plutôt que contourné pour bénéficier des avantages potentiels de la médecine régénérative.
« A la suite d'un accident vasculaire cérébral, la lésion endommagée est souvent très importante et représente un immense défi pour les efforts visant à reconnecter fonctionnellement le cerveau au tronc cérébral et à la moelle épinière. »
Zhang et l'équipe de recherche ont cherché à combler cette lacune en développant une méthode pour soutenir la survie des cellules thérapeutiques greffées directement dans l'environnement hostile de la cavité de l'AVC. En utilisant un mélange de médicaments à petites molécules et de protéines structurelles, les scientifiques ont découvert que les cellules transplantées réussissaient à survivre et à se développer pour remplir la région endommagée.
Une fois que les cellules transplantées peuvent survivre et devenir des neurones, nous avons alors commencé à nous demander si ces neurones pouvaient traverser le tissu cicatriciel et développer des nerfs fonctionnels en établissant de nouvelles connexions et en reconstruisant les circuits perturbés. »
Su-Chun Zhang, MD, PhD, directeur et professeur, Center for Neurologic Diseases, Sanford Burnham Prebys
Même si les chercheurs avaient prouvé qu'il était possible de transplanter des cellules et de faire croître de nouveaux neurones, ils savaient que cela ne servirait à rien s'ils n'établissaient pas les types de connexions appropriés. Étaient-ils en train de reconstruire des ponts qui avaient été démolis ou d’en créer de nouveaux vers nulle part ?
« Nous avons constaté que différents types de neurones transplantés trouvaient leurs propres partenaires, même dans le contexte compliqué de l'environnement cérébral mature », a déclaré Zhang. « Ils peuvent toujours trouver leurs cibles de manière très précise. »
Après avoir effectué une reconstruction tridimensionnelle des neurones transplantés, les scientifiques ont observé que les schémas de projections longues et épineuses que les neurones utilisent pour former des connexions dans le système nerveux ressemblaient aux schémas observés dans les neurones normaux peuplant le trajet entre le cortex cérébral et la moelle épinière.
Les scientifiques ont ensuite cherché à mieux comprendre les capacités de navigation de ces neurones régénérés. Ils ont utilisé un code-barres génétique pour étiqueter et retracer les cellules transplantées. Ces données ont été combinées avec les résultats du séquençage des profils d’expression génique des cellules transplantées.
« Nous avons révélé que chaque type de cellule possède son propre code et, une fois que les cellules deviennent des neurones, ce code indique à chaque cellule d'envoyer ses projections ou axones vers différentes parties du cerveau et de la moelle épinière », a déclaré Zhang.
« C'est la première fois que ce phénomène frappant est signalé, et il est significatif car il nous dit essentiellement que si nous avons les bons types de cellules transplantées, elles savent déjà où aller et quoi faire pour réparer ce qui a été perdu. »
Les scientifiques ont utilisé l’apprentissage automatique pour identifier quatre sous-types de neurones qui se développent à partir de cellules thérapeutiques transplantées. Chaque sous-type possède une expression distincte de gènes connus pour guider la croissance des axones, ce qui explique pourquoi la plupart des neurones d'un sous-type particulier envoient des axones pour former des circuits avec la même région cérébrale.
L'équipe de recherche a également validé comment les modèles de projection axonale sont affectés par les protéines des facteurs de transcription qui modifient l'expression des gènes. Ils ont testé des cellules souches modifiées sans facteur de transcription appelé Ctip2. Les modèles de projection de ces cellules transplantées variaient considérablement par rapport à ceux contenant le facteur, avec davantage d'axones cherchant à établir des connexions avec l'hippocampe et l'amygdale.
« En en apprenant davantage sur ces sous-types de neurones transplantés, nous pourrons peut-être prédire leurs projections et leur connectivité afin de sélectionner les types de cellules neuronales appropriés pour la reconstruction ciblée des circuits chez les patients », a déclaré Zhang.
« Cela ouvre un avenir prometteur pour la thérapie cellulaire afin d'aider les millions de personnes qui souffrent d'accidents vasculaires cérébraux et d'autres maladies neurologiques dévastatrices. »
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