Des neuroscientifiques de l’Université de Californie à Irvine qui étudient les modifications génétiques à l’origine de la maladie d’Alzheimer ont mis au point un processus de fabrication d’une « méta-cellule » qui surmonte les défis de l’étude d’une seule cellule. Leur technique a déjà révélé de nouvelles informations importantes et peut être utilisée pour étudier d’autres maladies dans tout le corps. Des détails sur la méta-cellule – créée par des chercheurs de l’Institut UCI pour les troubles de la mémoire et les troubles neurologiques, connus sous le nom d’UCI MIND – ont été publiés dans la revue en ligne Presse cellulaire.
Les technologies appelées transcriptomique qui étudient des ensembles d’ARN dans les organismes permettent aux scientifiques de comprendre ce que fait chaque cellule. Cependant, la question de savoir comment des gènes particuliers fonctionnent dans une cellule solo, un processus connu sous le nom de génomique unicellulaire, n’a pas été largement étudiée. En conséquence, il est encore difficile de déterminer quels gènes sont associés à la maladie ou remplissent des fonctions normales.
Le défi est qu’une seule cellule ne contient pas beaucoup d’ARN. Cette rareté rend l’étude difficile. Même si un gène est présent, la technologie pourrait le manquer. »
Samuel Morabito, premier auteur, chercheur étudiant diplômé de l’UCI dans le programme de biologie mathématique, computationnelle et des systèmes
Cependant, la génomique unicellulaire est un outil puissant dans la recherche de prévention et de guérison des maladies.
« Si nous savons qu’un processus génique dégrade les cellules, nous pouvons potentiellement intervenir », a déclaré l’auteur principal Vivek Swarup, professeur adjoint de neurobiologie et de comportement à l’UCI. « Nous pouvons concevoir des thérapies et cibler des centaines de gènes pour empêcher la maladie de se développer. »
L’équipe a maintenant trouvé un moyen d’éliminer cet obstacle. « En travaillant avec une cellule individuelle, nous avons recherché d’autres qui sont les plus similaires en termes de transcriptomique », a déclaré Swarup. « En prenant en moyenne 50 de ces cellules, nous avons développé une méta-cellule qui représente une cellule individuelle mais sans les problèmes de rareté. »
Le nouveau processus, nommé hdWGCNA, améliore une méthode appelée séquençage en masse de l’ARN qui est largement utilisée mais ne traite pas les génomes unicellulaires. Les chercheurs ont utilisé les propres données de leur laboratoire et les informations de deux autres études publiées pour concevoir le processus. Ils ont examiné la microglie, les principales cellules immunitaires du cerveau, qui portent la plupart des facteurs de risque génétiques courants de la maladie d’Alzheimer. Leurs conclusions ont révélé des informations importantes et des domaines clés à approfondir.
« Nous avons constaté qu’il n’est pas facile de faire la distinction entre la bonne microglie qui fait son travail normal et la mauvaise microglie qui endommage les neurones », a déclaré Swarup. « Les cerveaux normaux ont une bonne microglie, mais une grande partie de la microglie chez les personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer est modifiée pour devenir une microglie réactive. De plus, le mauvais type spécifique à la maladie d’Alzheimer a différents types, et nous avons découvert des états de microglie qui n’étaient pas connus auparavant. » L’équipe prévoit ensuite d’examiner comment les gènes régulent la microglie et si l’activité des gènes peut être modérée ou arrêtée par la thérapeutique.
Alors que les chercheurs se concentrent sur les troubles neurologiques, hdWGCNA est une approche informatique polyvalente qui peut identifier les modèles d’expression génique et les modules géniques associés à des maladies spécifiques, quel que soit l’organe ou le tissu impliqué.
Le financement de cette recherche a été fourni par le National Institute on Aging, le National Institute of Neurological Disorders and Stroke et le National Institute on Drug Abuse par le biais de subventions 1RF1AG071683, P01NS084974-06A1, 1U01DA053826, U54 AG054349-06 (MODEL-AD) et 3U19AG068054 -02, ainsi qu’une subvention de la Adelson Medical Research Foundation.