Des « mini » moelles épinières humaines cultivées en laboratoire marquent une avancée majeure vers la guérison de la paralysie

Un nouvel espoir pour la recherche sur la moelle épinière

La simple création de ces organoïdes constituait déjà une avancée majeure dans la recherche spinale, mais le succès du traitement dit des « molécules dansantes » représente un nouvel espoir concret. Des organoïdes modélisés sur la structure de la moelle épinière humaine ont démontré qu’ils correspondaient au comportement d’une colonne vertébrale blessée. Désormais, un traitement qui avait bien fonctionné sur des souris a été appliqué à ces organoïdes, et il s’est avéré hautement efficace.

La recherche sur de nombreuses parties du corps a été accélérée grâce à l’utilisation d’organoïdes : de petites versions simplifiées d’organes cultivées à partir de cellules souches humaines. Cependant, certaines de ces cultures sont des répliques plus fidèles que d’autres. Les scientifiques de l’Université Northwestern ont qualifié leurs nerfs cultivés en laboratoire de « modèle organoïde le plus avancé à ce jour pour les lésions de la moelle épinière humaine ».

Une démonstration du rétablissement de l’organoïde après le traitement par les molécules dansantes a renforcé l’espoir. Même si les personnes souffrant de paralysie ne pourront peut-être pas danser elles-mêmes dans un futur immédiat, elles pourraient regagner une fonction significative. Ce progrès s’appuie sur des travaux antérieurs où les molécules dansantes avaient rapidement inversé la paralysie chez des souris ayant une moelle épinière endommagée. Ce résultat était particulièrement impressionnant car il ne nécessitait qu’une seule injection.

Le défi biologique : cicatrices et absence de régénération

La colonne vertébrale est une merveille de l’évolution, mais le fait que les versions humaines manquent des pouvoirs de rajeunissement de certains lézards et amphibiens est une profonde déception. Les blessures provoquent la mort cellulaire, l’inflammation et produisent une masse de tissu cicatriciel connue sous le nom de cicatrice gliale. Cette cicatrisation empêche physiquement les nerfs de se régénérer et modifie la chimie locale pour aboutir au même résultat. Bien que les techniques pour contourner les dommages aient donné aux patients une mobilité renouvelée, elles sont loin d’être une solution idéale.

La demande pour une thérapie spinale qui fonctionne est si élevée que de nombreuses approches sont à l’étude. Les organoïdes qui reflètent avec précision ces dommages fournissent un moyen de tester les traitements plus rapidement qu’en utilisant des modèles animaux, et sans les mêmes préoccupations éthiques. Un organoïde suffisamment avancé serait également une représentation plus précise de la colonne vertébrale humaine que les rongeurs, qui sont séparés de nous par des dizaines de millions d’années d’évolution.

Le professeur Samuel Stupp de Northwestern, inventeur des molécules dansantes, a déclaré dans un communiqué : « L’un des aspects les plus passionnants des organoïdes est que nous pouvons les utiliser pour tester de nouvelles thérapies dans des tissus humains. À défaut d’un essai clinique, c’est le seul moyen d’atteindre cet objectif. Nous avons décidé de développer deux modèles de blessures différents dans un organoïde de moelle épinière humaine et de tester notre thérapie pour voir si les résultats ressemblaient à ce que nous avions vu précédemment dans le modèle animal. »

Une réplique humaine d’une précision inédite

L’équipe de Samuel Stupp n’est pas la première à fabriquer des organoïdes de colonne vertébrale, mais elle affirme que les siens sont beaucoup plus grands et plus précis, fournissant le premier modèle cultivé en laboratoire utile pour tester des thérapies comme les molécules dansantes. Parmi d’autres avancées, les organoïdes de Northwestern sont présentés comme les premiers à inclure la microglie, les cellules immunitaires du système nerveux central.

Puisque les réponses inflammatoires aux lésions traumatiques de la moelle épinière causent la cicatrisation qui présente l’un des obstacles majeurs à la régénération, la microglie est essentielle pour obtenir un tableau complet. « Cela signifie que notre organoïde possède tous les produits chimiques que le système immunitaire résident produit en réponse à une blessure. Cela en fait un modèle plus réaliste et précis de lésion de la moelle épinière », a précisé Samuel Stupp.

En cultivant patiemment les organoïdes pendant quatre mois, l’équipe les a amenés à une largeur d’environ 3 millimètres (0,12 pouce). Les chercheurs affirment que cette taille est suffisamment grande pour refléter les blessures avec une certaine exactitude. Pour l’expérience, l’équipe a provoqué deux sortes de dommages dans les organoïdes, imitant respectivement les blessures d’un couteau et celles d’un accident de voiture. Le tissu cicatriciel a reflété ce qui se produit dans une véritable colonne vertébrale.

Le secret du traitement : la « danse » des molécules

Le nom du traitement de Stupp vient du fait que les gels sont composés de nanofibres conçues pour se déplacer ensemble, ou « danser », sous le contrôle des créateurs. Ces molécules forment un gel autour du site de la blessure et signalent aux cellules de commencer la récupération. Le gel se décompose ensuite en nutriments que les cellules peuvent absorber. Lors des essais précédents sur les souris, l’injection des molécules dansantes avait lieu 24 heures après la lésion spinale.

Samuel Stupp expliquait déjà le mécanisme en 2021 : « Étant donné que les cellules elles-mêmes et leurs récepteurs sont en mouvement constant, vous pouvez imaginer que les molécules se déplaçant plus rapidement rencontreraient ces récepteurs plus souvent. Si les molécules sont lentes et pas aussi

Des résultats spectaculaires sur la régénération

L’équipe a suivi la réponse cellulaire et les produits chimiques générés. Lorsque les molécules dansantes ont été introduites, elles ont rapidement formé un échafaudage autour des cellules. Les neurones et leurs projections, les neurites, ont non seulement été stimulés pour croître, mais ils l’ont fait selon des motifs ordonnés, plutôt que de s’étendre au hasard. L’espoir est que ces neurites frais rétabliront les connexions dont la rupture cause la paralysie.

L’équipe se montre enthousiasmée par les observations. « Après l’application de notre thérapie, la cicatrice gliale s’est considérablement estompée pour devenir à peine détectable, et nous avons vu des neurites se développer, ressemblant à la régénération des axones que nous avons observée chez les animaux », a poursuivi le professeur Stupp. « C’est la validation que notre thérapie a de bonnes chances de fonctionner chez l’homme. »

Dans les expériences de contrôle, des molécules qui ne participaient pas à cette « danse de sécurité » se sont avérées ne pas être des amies des neurites, qui ont été laissés pour compte. L’étude comparative montre une croissance des neurites nettement supérieure avec les molécules à mouvement rapide par rapport aux molécules à mouvement lent, utilisant par ailleurs des produits chimiques similaires.

Vers des essais cliniques et de nouvelles applications ?

Si des essais cliniques sont prévus, l’équipe garde ses cartes près de sa poitrine. Les chercheurs parlent plutôt de travailler sur des organoïdes plus avancés, par exemple en incluant des vaisseaux sanguins. En particulier, ils souhaitent fabriquer des organoïdes qui représentent des blessures anciennes. Cela rendrait le travail pertinent pour les personnes ayant des dommages existants, plutôt que pour la petite portion des 250 000 à 500 000 personnes estimées subir de nouvelles blessures spinales chaque année, qui pourraient être traitées peu après que les dommages surviennent.

Samuel Stupp et les co-auteurs ne pensent pas que le potentiel de leur travail s’arrête là. « Des modèles similaires pourraient également être étendus pour étudier le problème des lésions cérébrales traumatiques », écrivent-ils dans leur publication.

L’étude complète détaillant ces avancées a été publiée dans la revue scientifique Nature Biochemical Engineering.

Selon la source : iflscience.com

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