Une seule protéine peut inverser l’horloge du développement sur les cellules cérébrales adultes appelées astrocytes, les transformant en cellules souches qui produisent des neurones et d’autres types de cellules, rapportent des chercheurs de l’UT Southwestern dans une étude PNAS. Les découvertes pourraient un jour conduire à un moyen de régénérer le tissu cérébral après une maladie ou une blessure.
Nous montrons qu’il peut être possible de reprogrammer le destin de ce sous-ensemble de cellules cérébrales, leur donnant le potentiel de reconstruire le cerveau endommagé. »
Chun-Li Zhang, Ph.D., responsable de l’étude et co-auteur correspondant, professeur de biologie moléculaire et chercheur, Peter O’Donnell Jr. Brain Institute
Au cours du développement, les cellules souches de mammifères prolifèrent facilement pour produire des neurones dans tout le cerveau et des cellules – appelées cellules gliales – qui les soutiennent. La glie aide à maintenir une fonction cérébrale optimale en effectuant des tâches essentielles comme le nettoyage des déchets et l’isolation des fibres nerveuses. Cependant, le cerveau mature perd en grande partie cette capacité de cellules souches. Seules deux petites zones de régénération, ou niches, restent dans le cerveau adulte, a expliqué le Dr Zhang, lui laissant une capacité extrêmement limitée à se guérir après une blessure ou une maladie.
Des recherches récentes ont suggéré que la glie peut être incitée à produire des neurones dans certains modèles de lésions cérébrales ou après une manipulation génétique. Bien que ces découvertes soient prometteuses, la régénération de tissus cérébraux sains nécessitera la production de plusieurs types de cellules, plutôt que de neurones uniquement, a déclaré le Dr Zhang.
Cherchant un moyen de stimuler cette régénération « multipotente », le Dr Zhang et ses collègues ont utilisé une technique de génie génétique dans le cerveau de souris adultes pour induire les astrocytes, un sous-ensemble de la glie, à produire différents facteurs de transcription, des protéines essentielles au contrôle de l’identité cellulaire. Ces expériences ont montré qu’un seul facteur de transcription – une protéine connue sous le nom de DLX2 – semblait reprogrammer les astrocytes en cellules souches neurales capables de produire des neurones et de multiples sous-types de cellules gliales.
Les chercheurs ont confirmé ces résultats à la fois en utilisant une technique appelée traçage de lignée, dans laquelle ils ont suivi la progéniture des astrocytes altérés au fur et à mesure qu’ils se multipliaient, ainsi qu’une analyse de marqueurs qui a montré que ces nouvelles cellules avaient les identités attendues des neurones ou de la glie. En collaboration avec l’équipe de l’auteur co-correspondant Gary Hon, Ph.D., professeur adjoint d’obstétrique et de gynécologie et au Cecil H. and Ida Green Center for Reproductive Biology Sciences et au Lyda Hill Department of Bioinformatics, l’analyse globale de l’expression génique a montré que le fait d’inciter les astrocytes à produire DLX2 semblait les reprogrammer en cellules souches avec des caractéristiques à la fois des cellules cérébrales immatures trouvées plus tôt dans le développement et des cellules trouvées dans les niches régénératives du cerveau adulte.
Le Dr Zhang et ses collègues suggèrent que le DLX2 pourrait un jour être utilisé comme outil pour traiter les lésions cérébrales traumatiques, les accidents vasculaires cérébraux et les affections dégénératives telles que la maladie de Huntington. Les chercheurs du laboratoire de Zhang envisagent d’étudier cette approche dans des modèles animaux.
Les chercheurs actuels de l’UT Southwestern qui ont contribué à cette étude sont Sergio Cananzi, Lei-Lei Wang et Yuhua Zou. Parmi les autres participants figurent les co-auteurs principaux Boxun Li, maintenant à l’Université Duke ; Yunjia Zhang, actuellement à l’Institut de génomique de Pékin, Chine ; Chuanhui Han, maintenant à l’Université de Pékin, Chine ; et Yang-Xin Fu, maintenant à l’Université Tsinghua, en Chine.
