Santé

De la cellule souche au neurone moteur en 14 jours

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Une nouvelle approche dans la culture cellulaire favorise la différenciation de cellules souches humaines en motoneurones en 14 jours seulement. Ces neurones qui innervent les fibres musculaires sont essentiels à la motricité ; leur dégénérescence dans certaines pathologies entraîne la paralysie voire le décès.

Les motoneurones (ici marqués en rouge) innervent les fibres musculaires de l’organisme. © Inserm/Martinat, Cécile

Les cellules souches pluripotentes humaines ont théoriquement la capacité de donner naissance à tous les types de cellules de l'organisme. Comprendre et contrôler leur potentiel de différenciation in vitro offre des opportunités inédites non seulement en médecine régénératrice mais également pour avancer dans l'étude des mécanismes physiopathologiques et la recherche de stratégies thérapeutiques. Cependant, le développement et la concrétisation de ces applications cliniques sont souvent limités par l'incapacité à obtenir, de manière efficace et ciblée, des cellules spécialisées telles que les neurones moteurs à partir de cellules souches pluripotentes humaines. Cette inefficacité est en partie due à une mauvaise compréhension des mécanismes moléculaires contrôlant la différenciation de ces cellules.

Les chercheurs de l'Inserm à l'Institut des cellules souches pour le traitement et l'étude des maladies monogéniques (I-Stem - Inserm/AFM/UEVE) en collaboration avec le CNRS et l'université Paris-Descartes ont développé une approche innovante pour étudier la différenciation des cellules souches humaines et ainsi produire de façon optimale de multiples types cellulaires.

« La différenciation ciblée des cellules pluripotentes humaines est souvent un processus long et peu efficace. C'est le cas pour obtenir des neurones moteurs qui sont pourtant touchés dans de nombreuses maladies. Aujourd'hui, nous obtenons ces neurones avec notre approche en seulement 14 jours, quasiment deux fois plus vite qu'auparavant, et ceci avec une homogénéité rarement atteinte. » explique Cécile Martinat, chargée de recherche Inserm à l'I-Stem.

Jonction neuromusculaire observée au microscope électronique. Il s'agit de la zone de contact entre une fibre musculaire (M) et un neurone moteur, avec sa terminaison nerveuse (T). La barre représente 0,3 µm. © NIH, Wikimedia Commons, DP

Un futur traitement des maladies paralysantes ?

Pour parvenir à ce résultat, les chercheurs ont étudié comment certaines molécules contrôlant le développement embryonnaire interagissent. Ces travaux permettent à la fois de mieux comprendre les mécanismes qui gouvernent la naissance de ces neurones au cours du développement et de disposer d'une « recette » optimale pour les produire efficacement et rapidement. Publiés dans Nature Biotechnology, ces résultats font l'objet d'un dépôt de demande de brevet auprès d'Inserm Transfert.

«Nous sommes désormais capables de produire et donc d'étudier différentes populations de neurones touchées à des degrés divers dans les maladies provoquant la dégénérescence des neurones moteurs. Nous envisageons d'étudier pourquoi certains neurones sont touchés et pourquoi d'autres sont préservés » ajoute Stéphane Nedelec, chercheur à l'Inserm dans l'équipe de Cécile Martinat.

L'approche devrait à moyen terme contribuer à mettre au point des traitements de maladies paralysantes telles que l'amyotrophie spinale infantile ou la sclérose latérale amyotrophique. « Disposer rapidement de grandes quantités de neurones sera utile pour tester un nombre conséquent de molécules pharmacologiques en vue d'identifier celles qui sont capables d'éviter la mort des motoneurones » conclut Cécile Martinat.