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Des scientifiques modélisent la microcéphalie induite par le CMV humain à l'aide d'organoïdes cérébraux

Un scientifique de City of Hope est un pas de plus vers la découverte de ce qui affaiblit un pathogène qui semble faire naître des bébés avec des têtes anormalement petites.

Fait intéressant, il faut étudier les «mini-cerveaux» pour comprendre pourquoi certains bébés à naître infectés par le cytomégalovirus (CMV) entrent dans le monde avec des cerveaux rétrécis, a déclaré Yanhong Shi, Ph.D., auteur principal de la nouvelle étude, directeur de la Division de la tige Cell Biology Research et le professeur Herbert Horvitz en neurosciences à City of Hope.

Aux États-Unis, la cause la plus fréquente d'anomalies congénitales d'origine infectieuse est le CMV. Environ 1 bébé sur 5 atteint d'une infection congénitale à CMV aura des malformations congénitales ou d'autres problèmes de santé à long terme. Parmi ces conditions congénitales, il y a la microcéphalie ou les têtes anormalement petites, une préoccupation que de nombreuses futures mères ont eue lors de l'épidémie de Zika en 2015. Cependant, le CMV est un coupable beaucoup plus courant pour la microcéphalie, a déclaré Shi.

« Nous sommes parmi les premiers à modéliser la microcéphalie induite par le CMV humain en utilisant des organoïdes cérébraux. C'est la première étape d'un jour pour étudier des complications neurologiques plus complexes telles que la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson », a déclaré Shi, ajoutant que des organoïdes cérébraux beaucoup plus développés, comme les mini-cerveaux sont plus connus, les scientifiques ont besoin d'étudier les maladies complexes du système nerveux qui se développent plus tard dans la vie.

L'étude, publiée dans Cell Reports Medicine le 25 mars, résout un problème qui a dérouté les scientifiques pendant des décennies – comment créer un modèle expérimental qui peut imiter la complexité du cerveau humain afin d'étudier les troubles neurologiques. Jusqu'à récemment, les scientifiques étaient contraints d'étudier le problème principalement dans des modèles bidimensionnels dans une boîte de Pétri car ils ne pouvaient pas reproduire de nombreuses caractéristiques clés des troubles neurologiques dans des modèles animaux. Notamment, les animaux ne peuvent pas être utilisés pour étudier les troubles cérébraux spécifiques au CMV (HCMV) humain, car la maladie est spécifique aux humains.

Shi et ses collègues ont cependant découvert qu'une souche de HCMV appelée TB40 / E semblait reproduire ce que le HCMV faisait au cerveau d'un bébé à naître lors de la transition entre le premier et le deuxième trimestre. Les organoïdes cérébraux infectés par TB40 / E étaient significativement plus petits que les modèles témoins. Sur les 10 gènes qui ont été réduits, trois étaient liés à la signalisation calcique, une indication que les connexions cérébrales n'étaient pas établies et que le réseau électrique du cerveau ne fonctionnait pas correctement. Des tests supplémentaires ont montré que la TB40 / E affectait les gènes critiques impliqués dans le développement du cerveau, y compris ceux responsables du développement de l'hippocampe, centre d'apprentissage et de mémoire.

Une stratégie organoïde similaire peut être utilisée pour comprendre comment une infection par le virus du SRAS-CoV-2 conduit à COVID-19 afin que nous puissions tester des thérapies potentielles pour la maladie.  »

Guoqiang Sun, Ph.D., auteur principal de l'étude et chercheur au Département de biologie du développement et des cellules souches de l'Institut de recherche Beckman de la ville de Hope

Pour pousser l'étude un peu plus loin, Shi et ses collègues ont collaboré dans toutes les disciplines avec Don Diamond, Ph.D., professeur au Département d'hématologie et de transplantation de cellules hématopoïétiques à City of Hope. Diamond étudie le CMV depuis trois décennies et développe des vaccins pour prévenir l'infection congénitale par le CMV.

Les scientifiques de la ville de Hope ont testé ce qui pourrait un jour prévenir ou réduire les malformations congénitales créées par la microcéphalie induite par le HCMV. Ils ont introduit un anticorps protecteur du système immunitaire actuellement en développement au Diamond Lab. Lorsqu'il a été testé dans le modèle organoïde cérébral, il est apparu qu'une intervention précoce avec ces «anticorps neutralisants» pouvait prévenir ou réduire les conséquences les plus graves de l'infection par le HCMV.

« Maintenant que nous avons un modèle qui reproduit la façon dont la microcéphalie induite par le HCMV se produit, nous pouvons l'utiliser pour tester des agents antiviraux », a déclaré Shi. « Nous pouvons maintenant commencer à chercher des solutions réelles. »

La source:

Référence de la revue:

Sun, G., et al. (2020) Modélisation de la microcéphalie induite par le cytomégalovirus humain dans les organoïdes cérébraux dérivés de l'iPSC humain. Cell Reports Medicine. doi.org/10.1016/j.xcrm.2020.100002.

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