Une percée dans la recherche sur les maladies neuromusculaires : un modèle 2D innovant améliore le développement de médicaments

par Liam O'Connor
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Neuromuscular Research

Une équipe de chercheurs a réalisé une avancée significative dans la compréhension des troubles neuromusculaires en créant un modèle de jonction neuromusculaire bidimensionnel à partir de cellules souches pluripotentes. Ce développement améliore le potentiel des tests de médicaments à haut débit, complétant ainsi les travaux antérieurs de l'équipe sur les organoïdes tridimensionnels. (Illustration conceptuelle fournie par SciTechPost.com)

Le nouveau modèle bidimensionnel est un outil essentiel dans la recherche sur les maladies neuromusculaires, facilitant des essais de médicaments plus efficaces et approfondissant notre compréhension de maladies telles que l'amyotrophie musculaire spinale et la sclérose latérale amyotrophique.

Environ 800 maladies neuromusculaires différentes ont été identifiées, toutes résultant de dysfonctionnements dans les interactions entre les cellules musculaires, les motoneurones et les cellules périphériques. Ces troubles, qui comprennent la sclérose latérale amyotrophique et l'amyotrophie spinale, peuvent entraîner une faiblesse musculaire, une paralysie et parfois la mort.

Le Dr Mina Gouti, qui dirige le laboratoire de modélisation des cellules souches du développement et des maladies au Centre Max Delbrück, explique que ces maladies sont complexes et que leurs causes varient considérablement. Des problèmes peuvent survenir au niveau des neurones, des cellules musculaires ou de leurs connexions. « Pour identifier efficacement les thérapies, nous avons besoin de modèles de culture cellulaire spécifiques à l’humain pour étudier les interactions entre les motoneurones de la moelle épinière et les cellules musculaires », déclare le Dr Gouti.

Recherche pionnière sur les organoïdes

Auparavant, l'équipe du Dr Gouti avait développé un système organoïde neuromusculaire tridimensionnel. "Notre objectif consiste notamment à utiliser nos cultures pour des tests approfondis sur les médicaments", remarque le Dr Gouti. Cependant, la grande taille de ces organoïdes tridimensionnels limite leur longévité dans la boîte de culture à 96 puits utilisée pour le criblage de médicaments à haut débit.

Un modèle de jonction neuromusculaire bidimensionnel et auto-organisé comportant des cellules souches humaines a été créé par une équipe internationale dirigée par le Dr Gouti. Ce modèle comprend des neurones, des cellules musculaires et des jonctions neuromusculaires essentielles à l'interaction cellulaire. Ces résultats ont été publiés dans Nature Communications.

« Ce modèle 2D nous permettra de réaliser un criblage de médicaments à haut débit pour diverses maladies neuromusculaires, suivi d'études détaillées sur les candidats les plus prometteurs à l'aide d'organoïdes spécifiques au patient », ajoute le Dr Gouti.

Création du modèle neuromusculaire 2D

L’équipe a d’abord étudié comment les motoneurones et les cellules musculaires se développent dans les embryons pour créer ce modèle. Même si elle ne mène pas elle-même de recherches sur les embryons, l'équipe du Dr Gouti utilise diverses lignées de cellules souches humaines selon des directives strictes, notamment des lignées de cellules souches pluripotentes induites (CSPi).

«Nous avons exploré plusieurs hypothèses et découvert que les cellules nécessaires aux connexions neuromusculaires fonctionnelles proviennent de cellules progénitrices neuromésodermiques», déclare Alessia Urzi, doctorante et auteure principale de l'article.

Urzi a identifié une combinaison de molécules de signalisation qui incitent les cellules souches humaines à se transformer en motoneurones fonctionnels et en cellules musculaires, dotées des connexions nécessaires. "Observer la contraction des cellules musculaires au microscope était une indication passionnante que nous étions sur la bonne voie", se souvient Urzi.

L’équipe a également noté qu’une fois différenciées, les cellules s’organisaient spontanément en zones de cellules musculaires et nerveuses, ressemblant à un motif en mosaïque.

Avancées dans la recherche neuromusculaire grâce à l'optogénétique

Les cellules musculaires de la boîte de culture se contractent spontanément en raison de leur connexion avec les neurones, mais sans rythme constant. Pour résoudre ce problème, Urzi et Gouti ont collaboré avec la Charité – Universitätsmedizin Berlin, en utilisant l'optogénétique pour stimuler les motoneurones. Cette technique, impliquant une activation induite par la lumière, a permis des contractions synchronisées des cellules musculaires, imitant plus fidèlement les conditions physiologiques d'un organisme.

Modélisation et évaluation de l'amyotrophie spinale

Pour valider le modèle, Urzi a utilisé des CSPi provenant de patients atteints d'amyotrophie spinale, une maladie grave affectant les nourrissons. Les cultures neuromusculaires dérivées de ces CSPi spécifiques à un patient présentaient des problèmes de contraction importants, reflétant la pathologie observée chez les patients.

Le Dr Gouti considère les cultures 2D et 3D comme des outils essentiels pour une recherche détaillée sur les maladies neuromusculaires et pour tester des traitements personnalisés plus efficaces. La prochaine étape implique un dépistage approfondi de médicaments pour découvrir de nouveaux traitements pour les patients atteints d’amyotrophie musculaire spinale et de sclérose latérale amyotrophique. « Notre objectif est de voir si nous pouvons améliorer les résultats pour les patients grâce à de nouvelles combinaisons de médicaments », conclut le Dr Gouti.

Référence : « Génération efficace d'un modèle de jonction neuromusculaire auto-organisatrice à partir de cellules souches pluripotentes humaines » par Alessia Urzi et al., 19 décembre 2023, Nature Communications.
DOI : 10.1038/s41467-023-43781-3

Foire aux questions (FAQ) sur la recherche neuromusculaire

Quelle est la signification du nouveau modèle neuromusculaire bidimensionnel ?

Le nouveau modèle neuromusculaire 2D, développé à partir de cellules souches pluripotentes, est crucial pour faire progresser la compréhension et le traitement des maladies neuromusculaires. Il facilite le dépistage efficace des médicaments et fournit un aperçu plus approfondi de maladies telles que l'amyotrophie musculaire spinale et la sclérose latérale amyotrophique.

Comment le modèle 2D améliore-t-il le dépistage des maladies neuromusculaires ?

Le modèle 2D permet un criblage de médicaments à haut débit, permettant aux chercheurs de tester et d'évaluer efficacement l'efficacité de divers médicaments sur les maladies neuromusculaires. Cette sélection est suivie d'études détaillées sur les candidats médicaments les plus prometteurs utilisant des organoïdes spécifiques au patient.

Quels sont les défis de la recherche sur les maladies neuromusculaires ?

Les maladies neuromusculaires sont complexes et ont des causes variées, provenant souvent de problèmes d’interaction entre les cellules musculaires, les motoneurones et les cellules périphériques. Ces complexités rendent difficile la compréhension et le développement de traitements efficaces.

Comment l’optogénétique contribue-t-elle à la recherche neuromusculaire ?

L'optogénétique, utilisée par les chercheurs dans cette étude, permet l'activation des motoneurones par la lumière, conduisant à des contractions synchronisées des cellules musculaires. Cette technique permet de reproduire plus fidèlement les conditions physiologiques d’un organisme.

Quelles sont les prochaines étapes prévues dans ce domaine de recherche ?

Les prochaines étapes comprennent la réalisation d’examens approfondis de médicaments afin de découvrir de nouveaux traitements pour des maladies comme l’amyotrophie spinale et la sclérose latérale amyotrophique. L’objectif est d’améliorer les résultats pour les patients grâce à de nouvelles combinaisons de médicaments et à des approches thérapeutiques personnalisées.

En savoir plus sur la recherche neuromusculaire

  • Comprendre les maladies neuromusculaires
  • Progrès dans la recherche sur les cellules souches
  • Méthodes de dépistage de médicaments à haut débit
  • Amyotrophie musculaire spinale : un aperçu
  • Recherche sur la sclérose latérale amyotrophique (SLA)
  • Le rôle de l'optogénétique dans la recherche médicale
  • Innovations dans les modèles de jonctions neuromusculaires
  • L’importance des cellules souches pluripotentes
  • Médecine personnalisée pour les troubles neuromusculaires
  • Orientations futures dans le traitement des maladies neuromusculaires

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5 commentaires

Jean_84 décembre 19, 2023 - 9:25 pm

je ne suis pas un expert mais cela semble assez complexe. Comment fonctionne exactement l’utilisation de la lumière pour contrôler les neurones ?

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KarenP décembre 19, 2023 - 10:05 pm

mon oncle souffre de SLA et lire à ce sujet me donne un peu d'espoir. C'est incroyable de penser à tout le chemin parcouru dans la recherche médicale. Continuez votre bon travail de chercheurs !

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TechGeek123 décembre 19, 2023 - 10:06 pm

Article intéressant, mais y a-t-il des préoccupations éthiques concernant l’utilisation de cellules souches comme celle-ci ? ce serait formidable d'en savoir plus sur cet aspect.

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Mia Johnson décembre 20, 2023 - 6:36 am

wow, cela change vraiment la donne pour la science médicale ! le modèle 2D semble pouvoir vraiment accélérer la recherche de nouveaux traitements pour la SLA et d’autres maladies.

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ScienceFan101 décembre 20, 2023 - 7:05 am

C'est un travail impressionnant du Dr Gouti et de son équipe, l'utilisation de cellules souches étant extrêmement innovante. Je me demande dans combien de temps nous verrons ces découvertes avoir un réel impact.

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