Inflammation du système nerveux : recherche sur la maladie de Parkinson dans un mini-cerveau

30 doctorants se sont prêtés au jeu. Ils avaient trois minutes pour expliquer le contenu de leur thèse de la manière la plus claire et la plus divertissante possible. Tel est en effet le but du concours 3MT (Three Minutes Thesis) de LuxDoc, au terme duquel les trois meilleurs de ces 30 participants ont été choisis. Et Sònia Sabaté Soler en fait partie.

Sònia, vous faites des recherches sur ce que l’on appelle les organoïdes du mésencéphale. Qu’est-ce que cela signifie exactement ?

Les organoïdes sont des cultures de cellules qui sont cultivées à partir de cellules tissulaires ou souches et qui présentent une microstructure semblable à celle d’un organe. Ils peuvent être utilisés pour étudier les dispositions et les interactions complexes des cellules dans un espace tridimensionnel. Nous travaillons avec ces modèles cellulaires 3D dans le domaine de la recherche sur la maladie de Parkinson. Ils reflètent mieux l’environnement du cerveau que les cultures cellulaires à deux dimensions. Ma fonction est d’optimiser le modèle avec lequel nous travaillons. Plus précisément, il s’agit d’un mini-modèle du mésencéphale comportant des structures tridimensionnelles et dont la taille ne fait qu’un millimètre.

Votre mini-cerveau est-il constitué de toutes les cellules que l’on trouve dans le cerveau humain ?

Pas exactement. Dans le cerveau humain, on trouve différents types de cellules nerveuses, qui en forment la structure de base. Mais il existe aussi de nombreux autres composants cellulaires. Les organoïdes avec lesquels nous travaillons ne sont constitués que de cellules nerveuses et de deux autres types de cellules. Cependant, ils ne contiennent pas de vaisseaux sanguins ni de système immunitaire. En effet, ces mini-cerveaux sont cultivés à partir d’une culture cellulaire dont le chemin est déjà prédéterminé. Une certaine forme de cellules nerveuses est créée, une sorte de couche cellulaire, mais dans laquelle les vaisseaux sanguins et les cellules immunitaires ne sont pas développés. La culture cellulaire n’est pas capable de le faire, c’est pourquoi nous devons y remédier artificiellement. Nous faisons donc pénétrer les cellules immunitaires dans ce système.

Dans le cadre de ma thèse, je m’intéresse aux cellules microgliales et à leur implantation dans le système. Les cellules microgliales sont des cellules immunitaires du système nerveux central, qui inclut le cerveau. Elles sont générées à partir des mêmes cellules souches que nous utilisons pour produire les organoïdes. En les introduisant dans le modèle, nous pouvons découvrir ce qu’il advient des microglies dans la maladie de Parkinson. En utilisant un modèle qui comprend des microglies, nous pouvons étudier l’inflammation dans la maladie de Parkinson. Maintenant que l’ajout de ces cellules immunitaires aux organoïdes a été largement couronné de succès, je travaille sur un autre projet qui concerne l’implantation de vaisseaux sanguins. Nous sommes donc en train de rendre le modèle de plus en plus réaliste. Il pourra ensuite être utilisé pour d’autres zones du cerveau ou bien pour la recherche sur d’autres maladies neurologiques.

Et l’interaction des cellules dans le modèle est-elle la même que dans le cerveau humain ?

Elle y ressemble beaucoup, mais n’est pas tout à fait identique. Cela tient notamment à la complexité du cerveau humain. Mais pas seulement, il y a aussi par exemple un échange entre le cerveau et les intestins. Nous ne pouvons donc pas reproduire le système entier. Néanmoins, les différentes activités peuvent être représentées de manière très précise. Ainsi, si vous voulez mesurer l’activité des synapses ou la production de dopamine des cellules nerveuses, c’est également possible avec nos organoïdes.

Combien de temps faut-il pour créer un tel mini-cerveau ?

Cela dépend de l’utilisation. Nos mini-mésencéphales représentent en fait le développement du cerveau au stade embryonnaire d’un être humain. Nous supposons que les bases de la maladie de Parkinson sont peut-être déjà posées au moment du développement du cerveau. La durée dépend donc aussi un peu du stade de développement sur lequel on met l’accent. Il a fallu environ un mois et demi pour mettre au point les organoïdes nécessaires à mes recherches.

Et que se passe-t-il ensuite ?

La prochaine étape consisterait pour moi à modifier les organoïdes, qui sont maintenant pourvus de cellules immunitaires, de la même manière que dans la maladie de Parkinson ou bien de telle sorte que le risque de développer la maladie de Parkinson soit plus élevé. L’un des facteurs de risque est une mutation du gène GBA. Dans pareil cas, la probabilité de contracter la maladie de Parkinson à un moment donné est très élevée. Cependant, les facteurs génétiques ne sont responsables que de 10 % des cas de la maladie. J’aimerais donc modifier l’un des gènes déterminants dans la maladie de Parkinson afin de voir ce qui arrive aux cellules immunitaires. Une autre possibilité serait d’introduire des cellules immunitaires saines dans un organoïde affecté par la maladie de Parkinson pour voir si cela peut avoir un effet positif.

Interview : Uwe Hentschel

Et voici la vidéo MT de Sònia Sabaté: