Une étude préclinique révèle qu'une nouvelle thérapie par cellules souches stimule la réparation neuronale après un arrêt cardiaque
Des chercheurs de la faculté de médecine de l’Université du Maryland (UMSOM) ont identifié une innovation dans la thérapie par cellules souches pour régénérer les cellules neurales du cerveau après un arrêt cardiaque chez un modèle animal. L'étude dirigée par Xiaofeng Jia, BM, MS, Ph.D., FCCM, professeur de neurochirurgie, a révélé que l'application de molécules de sucre modifiées sur les cellules souches neurales humaines améliorait les chances de succès de la thérapie.
L'application de ces molécules de sucre a à la fois amélioré la prolifération des cellules souches et leur transition vers les neurones pour aider à réparer les connexions critiques dans le cerveau. Cette découverte pourrait éventuellement conduire à une meilleure guérison des patients souffrant de lésions cérébrales provoquées par un arrêt cardiaque.
La recherche est publiée dans la revue Matériaux fonctionnels avancés.
Les lésions cérébrales sont la conséquence la plus courante d’un arrêt cardiaque, en raison d’une altération du flux sanguin et de l’oxygène vers le cerveau. Environ 70 % des quelque 7 millions de personnes qui souffrent chaque année d’un arrêt cardiaque subissent une lésion cérébrale à long terme entraînant une invalidité permanente.
Le potentiel de la thérapie par cellules souches pour traiter le dysfonctionnement neurologique a longtemps été semé d’embûches en raison du microenvironnement in vivo du cerveau ; cela entraîne une mauvaise rétention et intégration des cellules souches sur le site des blessures.
Les progrès récents dans la manipulation de la structure complexe des glucides d'une cellule grâce à la glyco-ingénierie métabolique ont permis aux chercheurs de l'UMSOM d'explorer l'efficacité d'une molécule de sucre modifiée, connue sous le nom d'analogue du sucre TProp, pour aider les cellules souches à rester plus viables dans le cerveau.
“Toutes les cellules du corps d'une personne sont enveloppées dans des molécules de sucre appelées” glycanes “”, a déclaré le Dr Jia. “Grâce à nos recherches précédentes, nous avons pu découvrir que ces molécules de sucre sont essentielles au fonctionnement cellulaire. La glyco-ingénierie nous a permis d'améliorer davantage la viabilité des cellules souches afin qu'elles puissent fournir des effets thérapeutiques pour les lésions cérébrales induites par un arrêt cardiaque. Il s'agit d'une approche très une avancée importante dans la médecine régénérative pour les patients.
Dans l'étude, les chercheurs ont examiné l'efficacité sur un modèle de rat et ont comparé les effets des cellules souches neurales humaines « naïves » à celles des cellules souches neurales prétraitées avec l'analogue du sucre « TProp ». L’étude a révélé que les cellules souches prétraitées avec TProp amélioraient considérablement la fonction cérébrale et réduisaient les comportements associés à l’anxiété et à la dépression grâce à divers tests comportementaux.
Le traitement a également activé la voie de signalisation inflammatoire associée Wnt/β-caténine, qui régule des aspects critiques de la fonction cellulaire. Cette voie régulée positivement par TProp favorise la transition des cellules souches vers les neurones, les cellules nerveuses responsables de l'envoi et de la réception des signaux du cerveau.
Le groupe prétraité par TProp a également démontré une plasticité synaptique améliorée, la capacité des neurones à modifier la force de leurs connexions et une neuroinflammation réduite dans le système nerveux central, offrant ainsi une capacité supérieure à se régénérer et à récupérer des fonctions cérébrales endommagées.
Les résultats indiquent que les cellules souches génétiquement modifiées ont le potentiel de favoriser la croissance de nouvelles connexions entre les neurones survivants ou régénérés, conduisant ainsi à des circuits régénérés dans le cerveau.
“Cette recherche innovante constitue une importante étude de validation de principe suggérant que les cellules souches pourraient être utilisées pour régénérer les connexions neuronales dans le cerveau de patients souffrant d'une blessure dévastatrice après un arrêt cardiaque”, a déclaré le doyen Mark T. Gladwin, MD, qui est le John Z. et Akiko K. Bowers Professeur émérite et doyen de l'UMSOM et vice-président des affaires médicales de l'Université du Maryland, Baltimore.
“Les prochaines étapes de cette application translationnelle comprennent la détermination de la voie d'administration optimale et du calendrier de la thérapie par cellules souches métaboliquement glyco-ingéniérées, ainsi que l'évaluation systémique sur de grands animaux avant que cela puisse passer aux études cliniques.”
