En utilisant un modèle animal de sclérose en plaques (SEP), les chercheurs des National Institutes of Health (NIH) ont créé une carte cérébrale à quatre dimensions qui révèle comment des lésions similaires à celles observées sous forme de MS humaine. Ces résultats, publiés dans Sciencefournir une fenêtre sur l’état pathologique précoce et pourrait aider à identifier les cibles potentielles pour les traitements de la SEP et la réparation des tissus cérébraux.
Les chercheurs, dirigés par le camarade postdoctoral Jing-Ping Lin, Ph.D., et l’investigateur principal Daniel S. Reich, MD, Ph.D., tous deux au National Institute of Neurological Disorders and Stroke de NIH (NINDS), ont combiné l’imagerie répétée avec l’analyse du tissu cérébral, y compris l’expression des gènes, pour suivre le début et le développement de lésions de type MS.
Ils ont découvert une nouvelle signature d’IRM qui peut aider à détecter les régions cérébrales à risque de dommages des semaines avant les lésions visibles. Ils ont également identifié les «microenvironnements» dans les tissus cérébraux affectés en fonction des modèles observés de fonction neuronale, de l’inflammation, des réponses cellulaires immunitaires et de soutien, l’expression des gènes et les niveaux de dommages et de réparation.
« L’identification des premiers événements qui se produisent après l’inflammation et les taquineries qui sont réparateurs par rapport aux dommages, peuvent potentiellement nous aider à identifier l’activité de la maladie de la SEP plus tôt et à développer des traitements pour ralentir ou arrêter sa progression », a déclaré le Dr Reich.
La SEP est causée par le système immunitaire du corps attaquant la couverture protectrice des fibres nerveuses, appelée myéline. Cela conduit à l’inflammation, à la perte de la myéline et à la formation de «lésions» ou de «plaques» dans le tissu cérébral. La plupart de ce que l’on sait de la progression de la SEP provient de l’analyse du tissu cérébral humain post-mortem, généralement obtenu des décennies après le début initial de la maladie. Cela signifie manquer des changements précoces qui se sont produits avant l’apparition des symptômes.
Pour imiter les conditions du cerveau humain, les chercheurs ont choisi de ne pas utiliser de modèle de souris pour la SEP, à la place d’un modèle qui utilise le ouiset, un primate non humain. Par rapport aux cerveaux de souris, le ouistiti et le cerveau humain ont un rapport plus élevé de la substance blanche (les « fils » du cerveau) à la matière grise (corps des cellules neuronales).
Le modèle de ouistiti crée plusieurs lésions qui ressemblent étroitement à celles observées dans la SEP humaine et qui peuvent être suivies en temps réel en utilisant l’imagerie IRM. Parce que ces lésions peuvent être induites expérimentalement, le modèle offre un aperçu des premiers stades d’inflammation et des réponses immunitaires qui conduisent à une démyélinisation de type MS.
Un joueur clé identifié était un type spécifique d’astrocyte, l’un des types de cellules de support dans le cerveau, qui tourne sur un gène appelé serpine1 ou inhibiteur de l’activateur du plasminogène-1 (PAI1). Ils ont trouvé des astrocytes exprimant Serpine1 dans les bordures du cerveau vulnérables avant que des dommages visibles ne se produisent, le regroupement près des vaisseaux sanguins et les ventricules remplis de liquide du cerveau et signalant les zones futures du développement des lésions.
Ces astrocytes semblaient également influencer le comportement d’autres cellules près de la zone de lésion, y compris la capacité des cellules immunitaires à entrer dans le cerveau et à contribuer à l’inflammation, ainsi qu’aux cellules précurseurs impliquées dans la réparation de la myéline.
Étant donné que les astrocytes exprimant Serpine1 se sont accumulés aux bords des lésions croissantes, où des dommages se produisent, mais la guérison commence également, leur double rôle potentiel dans les signaux de coordination qui pourraient entraîner une réparation tissulaire ou d’autres dommages étaient une ride inattendue qui nécessitera une étude plus approfondie. Il est possible que les premières réponses puissent faire partie d’un mécanisme de protection qui devient submergé à mesure que la blessure progresse. Il est également possible que le même mécanisme puisse lui-même devenir la maladie.
« Si l’on imagine un fort assiégé, initialement les murs pourraient retenir l’attaque », a déclaré le Dr Reich. « Mais si ces murs sont violés, toutes les défenses à l’intérieur peuvent être tournées contre le fort lui-même. »
Ces résultats peuvent également avoir des implications pour les lésions cérébrales au-delà de ce qui est observé dans la SEP. Bien qu’il existe différents types de lésions cérébrales focales, notamment des lésions cérébrales traumatiques, des accidents vasculaires cérébraux, de l’inflammation et de l’infection, il existe un nombre fini de façons dont le tissu peut réagir aux blessures. En fait, de nombreuses réactions observées ici à l’inflammation, au stress et aux dommages tissulaires sont susceptibles d’être courantes entre les types de blessures, et la carte du cerveau créée dans cette étude peut agir comme une ressource pour permettre des comparaisons à faire dans un contexte plus humain.
Les équipes scientifiques construisent un nouveau modèle d’une condition auto-immune différente affectant les frontières cérébrales. Ils cherchent également à étendre leur ensemble de données pour inclure des animaux âgés, ce qui pourrait aider à améliorer notre compréhension de la SEP progressive, un état pathologique ayant un besoin thérapeutique significatif et non satisfait.
