13 mars 2009
La Jolla, Californie—Une voie moléculaire nouvellement identifiée qui dirige les cellules souches pour produire des cellules gliales donne un aperçu de la neurobiologie du syndrome de Down et d'un certain nombre de troubles du système nerveux central caractérisés par un trop grand nombre de cellules gliales, selon une étude récente menée par des chercheurs du Institut Salk d'études biologiques.
Leurs conclusions, qui seront publiées dans l'édition en ligne du 13 mars de Mort cellulaire et différenciation, indiquent que la synaptojanine-1, un élément central de la voie, est essentielle à la production de cellules gliales, des cellules cérébrales qui agissent comme des assistants personnels des neurones. Le syndrome de Down, les lésions de la moelle épinière, la maladie d'Alzheimer et les accidents vasculaires cérébraux sont tous liés à une surproduction de cellules gliales. Comprendre cette voie moléculaire peut également avoir des implications sur l’apparition du glioblastome, le type de tumeur cérébrale le plus courant et le plus malin.
En haut : les cellules précurseurs neurales génèrent des cellules gliales (en vert) après avoir été stimulées avec de l'acide rétinoïque ou des cytokines. En bas : les cellules précurseurs neurales produisant plus de protéine synaptojanine-1 produisent plus de cellules gliales.
Image : Avec l'aimable autorisation du Dr Federico Herrera, Salk Institute for Biological Studies.
La pertinence de la glie pour la fonction et la pathologie du système nerveux central humain étant déjà largement acceptée, le professeur Salk David Schubert, qui dirige le Laboratoire de Neurobiologie Cellulaire, observe : « La découverte de cette voie de signalisation moléculaire promet de changer complètement notre façon de penser les maladies du système nerveux central, en permettant le développement de médicaments qui inhibent la prolifération gliale et améliorent le pronostic des patients atteints d'une hôte de conditions dévastatrices. »
Le syndrome de Down est la cause la plus fréquente de retard mental, avec une incidence d'une naissance sur 1. Des déficits cognitifs, ainsi que des changements dans la composition de base du cerveau, sont observés peu après la naissance, reflétant des problèmes de développement cérébral. Bien que l'on sache que le syndrome de Down est causé par une copie supplémentaire du chromosome 800, les détails génétiques exacts restent en grande partie un mystère.
Parmi les anomalies établies trouvées dans le cerveau des patients atteints du syndrome de Down figurent un nombre plus élevé que la normale de cellules gliales et peut-être moins de cellules nerveuses. La raison de ces caractéristiques n’est cependant pas claire. En utilisant une nouvelle technique de spectrométrie de masse et des cellules souches capables de produire des neurones ou des cellules gliales, une équipe de chercheurs de Salk dirigée par le premier auteur Federico Herrera, Ph.D., scientifique principal au laboratoire de neurobiologie cellulaire, a identifié une signalisation moléculaire voie nécessaire à la production de cellules gliales.
Lui et ses collègues ont ensuite cherché à déterminer si la voie était plus active chez les patients atteints du syndrome de Down et sur un modèle murin de la maladie. Ce qu’ils ont découvert, c’est que le niveau d’une protéine appelée synaptojanine-1, codée dans le chromosome 21, est beaucoup plus élevé dans les deux cas et est fortement corrélé à un plus grand nombre de cellules gliales.
"Étant donné l'équilibre requis entre le nombre de neurones et de cellules gliales dans un cerveau normal, un excès de cellules gliales peut contribuer aux déficits cognitifs qui caractérisent le syndrome de Down", explique Herrera. L’équipe a également découvert que la Synaptojanin-1 n’était pas nécessaire à la production de neurones et a identifié la partie particulière de la molécule Synaptojanin-1 qui était responsable de la génération des cellules gliales. "Il s'agit d'une première étape cruciale pour identifier des médicaments qui bloquent spécifiquement la prolifération excessive de cellules gliales associées au syndrome de Down et favorisent peut-être la production de davantage de neurones", ajoute Herrera.
De plus, les implications médicales de cette découverte s'étendent au-delà du syndrome de Down. Selon Schubert, un excès de cellules gliales est préjudiciable à la régénération des nerfs suite à une lésion de la colonne vertébrale. "On pense que l'accumulation aberrante de cellules gliales autour du site de la lésion vertébrale, ce qu'on appelle la cicatrice gliale, inhibe activement la régénération nerveuse", dit-il.
Une production accrue de cellules gliales est également fréquemment observée dans d'autres pathologies, notamment les accidents vasculaires cérébraux et les troubles neurodégénératifs tels que la maladie d'Alzheimer, et peut contribuer aux lésions cérébrales qui y sont associées. Il est intéressant de noter qu'une grande proportion de patients atteints du syndrome de Down développent la maladie d'Alzheimer à un jeune âge, et Herrera estime qu'une proportion plus élevée de cellules gliales pourrait être un facteur contributif.
La production anormale de cellules gliales est également impliquée dans le glioblastome, la tumeur cérébrale la plus courante et la plus maligne, que l'on pense être causée par la génération inappropriée de cellules gliales à partir de cellules souches cérébrales. Alors que les cellules gliales normales ne prolifèrent que lorsque le cerveau subit une sorte de lésion, les cellules gliales défectueuses trouvées dans les glioblastomes prolifèrent spontanément. "Dans ce cas, nos résultats pourraient être utilisés pour transformer les cellules tumorales en cellules gliales normales", explique Herrera.
L'étude a été financée avec le soutien de la Fondation Bundy, du Shiley Trust for Alzheimer's Research et d'une bourse de recherche sur les cellules souches de l'Instituto de Salud Carlos III.
Outre Hererra et Schubert, les scientifiques principaux Qi Chen, Ph.D., et Pamela Maher, Ph.D., du groupe de neurobiologie cellulaire, et Wolfgang Fischer, Ph.D., du laboratoire Salk Peptide Biology, ont contribué à la recherche.
Le Salk Institute for Biological Studies de La Jolla, en Californie, est une organisation indépendante à but non lucratif dédiée aux découvertes fondamentales dans les sciences de la vie, à l'amélioration de la santé humaine et à la formation des futures générations de chercheurs. Jonas Salk, MD, dont le vaccin contre la poliomyélite a pratiquement éradiqué la poliomyélite, une maladie invalidante en 1955, a ouvert l'Institut en 1965 grâce à un don de terrain de la ville de San Diego et au soutien financier de la Marche des dix sous.
Bureau des communications
Tél: (858) 453-4100
presse@salk.edu
