Les chercheurs brésiliens créent un atlas cellulaire pour la malformation du cerveau associé à une épilepsie sévère

En utilisant une technique de séquençage unique, des chercheurs brésiliens ont créé le premier atlas cellulaire de la dysplasie corticale focale (FCD), une malformation du cortex cérébral qui conduit à l’épilepsie résistante au médicament. Ces cas sont les plus fréquents chez les enfants et les adolescents, représentant jusqu’à 50% des chirurgies de l’épilepsie dans ce groupe d’âge.

Avec l’atlas, il a été possible de caractériser les différents types de cellules présents dans la lésion cérébrale et de déterminer lesquelles sont impliquées dans la maladie. Le résultat ouvre la voie au développement de nouveaux traitements spécifiques pour ce type de dysplasie.

Les mécanismes moléculaires responsables des crises d’épilepsie chez les patients atteints de FCD sont mal compris. Les personnes ayant des cas graves peuvent avoir entre 40 et 50 crises par jour, avec une perte de conscience et des chutes. Lorsque les médicaments ne parviennent pas à contrôler les crises, la chirurgie est une option, mais elle comporte des risques, tels que la vision, l’audition et les problèmes de parole.

Dans une étude publiée dans la revue iscienceles chercheurs ont pu cartographier à la résolution cellulaire à la fois des changements transcriptionnels – impliqués dans le processus de conversion de l’ADN en ARN messager (la « recette » pour faire des protéines) – et des changements épigénétiques (modifiant l’expression du gène par le biais de processus biochimiques sans modifier la séquence d’ADN) . Ces mécanismes régulent la façon dont les gènes sont activés ou désactivés pour produire des protéines et d’autres molécules fonctionnelles, appelées expression génique.

L’étude a également identifié des sous-populations de neurones, de microglies et d’astrocytes impliqués dans la maladie. Ce groupe de cellules forme le cortex cérébral et assure le fonctionnement, la protection et l’adaptation du système nerveux.

La recherche a identifié une population neuronale spécifique chez les patients atteints de FCD caractérisée par l’expression du neurofilament NEFM + (une protéine neuronale), qui comprend les neurones dits dysmorphes. Ce sont des cellules anormales trouvées dans le cortex de ces patients qui sont responsables des synapses altérées qui provoquent des crises d’épileptique.

Quant à la microglie (cellules du système immunitaire situées dans le cerveau), deux sous-populations ont été découvertes, appelées CD74 + et CD83 +. Ceux-ci peuvent être associés à l’activation immunitaire et à la neuroinflammation.

« En utilisant une technique génomique avancée, nous avons obtenu une vision cellulaire et donc extrêmement détaillée de cette malformation cérébrale. Nous avons identifié de profonds changements cellulaires dans le cortex de ces patients, y compris la perte de neurones dans les couches supérieures, ainsi que des astrocytes et populations immatures de la microglie étendue dans les lésions et associée à l’inflammation.

Chercheur à la School of Medical Sciences de l’Université d’État de Campinas (FCM-Unicamp), Veiga fait partie de l’équipe de l’Institut brésilien de neurosciences et de neurotechnologie (Brainn).

Dans les travaux qui ont commencé en 2021, le groupe a généré un ensemble de données de 61 525 cellules uniques à partir de 11 échantillons cliniques de lésions focales de dysplasie corticale obtenues à partir de patients subissant une intervention chirurgicale et des témoins. Le séquençage unique est une technique de biologie moléculaire avancée qui permet d’analyser individuellement le matériel génétique (ADN ou ARN), offrant une vision détaillée de l’hétérogénéité cellulaire et révélant des caractéristiques beaucoup plus spécifiques des lésions étudiées.

L’un des défis a été l’analyse de la quantité de données.

« Nous avons passé beaucoup de temps à développer le flux de travail informatique et à tester différentes approches pour être en mesure d’identifier ces sous-populations associées à la maladie », explique Veiga, qui met en évidence la contribution de son doctorat. L’étudiante de thèse Isabella Cotta Galvão, premier auteur de l’article.

Les travaux ont été présentés lors d’événements nationaux et internationaux, notamment le Symposium de l’Amérique latine de l’Atlas humain en juillet 2024, qui a rassemblé des chercheurs dans le domaine de la génomique unique.

Afin d’augmenter les connaissances sur le sujet au Brésil, les chercheurs Iscia Lopes-Cendes et Jaqueline Geraldis, tous deux de FCM-Unicamp et des auteurs de l’article, ont organisé l’événement « Fusion Omic Omic: Navigation Spatial Omics in BioMedical Research » en novembre dernier « en novembre dernier » . L’atelier a marqué le lancement de l’OMICS SPACE et SPATIAL OMICS, une communauté scientifique dédiée à la promotion de la collaboration et à la progression de ce domaine dans le pays.

L’épilepsie, une maladie neurologique sans remède, affecte environ 50 millions de personnes dans le monde, selon l’Organisation mondiale de la santé (OMS). Au Brésil, il y a environ 2 millions de cas. L’année dernière, la plus grande étude jamais publiée sur le sujet dans le monde a révélé une sorte d ‘ »architecture génétique » de la maladie, identifiant 26 zones du génome associées au trouble. Le Brésil était le seul pays latino-américain représenté par Brainn.

Étapes suivantes

Les résultats de l’étude ont été incorporés dans la base de données de cellules CellXGene, qui fait partie du consortium de l’atlas des cellules humaines. Fondée en 2016, le consortium compte plus de 3 000 membres dans 99 pays, réunissant des biologistes, des cliniciens, des technologues, des physiciens, des informaticiens, des ingénieurs logiciels et des mathématiciens.

En conséquence, d’autres groupes peuvent utiliser ces données dans leurs recherches et essayer de trouver des traitements plus ciblés pour une dysplasie corticale focale.

« Ce type de partage de données est essentiel aujourd’hui pour accélérer les progrès de la recherche médicale. Nous mettons à disposition des données générées avec de l’argent public, le retour de l’investissement de la société au profit de tous », explique Lopes-Cendes.

Veiga affirme que son groupe utilise maintenant la même technique unique pour étudier le développement du cerveau du nourrisson et un autre type de dysplasie pour voir s’il existe des similitudes.