Faire pousser une barrière hémato-encéphalique active

Par le personnel du cerveau et du comportement

Les chercheurs codirigés par le jeune chercheur du BBRF 2016 Ethan Lippmann, Ph.D., rapportent qu'ils ont réussi à «construire» un tissu vasculaire qui fonctionne comme la membrane protectrice cruciale du cerveau, appelée barrière hémato-encéphalique. La barrière agit comme un tamis sélectif, empêchant les grosses molécules, y compris les bactéries, d'entrer dans le cerveau et le liquide céphalo-rachidien, mais permettant à l'oxygène, au glucose et à d'autres substances vitales d'entrer.

Les travaux, réalisés à l'Université Vanderbilt et publiés le 14 février 2019 dans Stem Cell Reports, devraient aider à accélérer la traduction des idées scientifiques en recherche sur le cerveau.

Alors que des cultures de cellules cérébrales bidimensionnelles ont été cultivées dans le passé, c'est la première fois qu'un modèle tridimensionnel fonctionnant comme la barrière hémato-encéphalique humaine a été créé. Le modèle est développé à partir de cellules prélevées dans le système vasculaire humain qui sont amenées à se redévelopper en tant que type de cellule spécialisé qui est à la base de la barrière hémato-encéphalique. Ensuite, ils sont assemblés dans une matrice tridimensionnelle qui fonctionne comme un échafaudage.

La technique de reprogrammation cellulaire, lancée dans la recherche sur le cerveau par les bénéficiaires du BBRF et d'autres au cours de la dernière décennie, est appelée iPSC, qui signifie technologie de «cellules souches pluripotentes induites». Il a de nombreuses applications en médecine, notamment dans la création de divers types d '«organoïdes» - cultures vivantes et tridimensionnelles de cellules qui sont amenées à se redévelopper en tant que types de cellules spécifiques à divers organes corporels. Une voie prometteuse pour les tests de dépistage de drogues et la recherche sur les maladies consiste à créer des modèles organoïdes d'organes humains, afin de déterminer l'efficacité et la puissance des médicaments.

Alors que les chercheurs ont expérimenté des organoïdes cérébraux rudimentaires, la nouvelle méthode pour recréer des structures qui remplissent le rôle de barrière hémato-encéphalique humaine, si elle est incorporée dans des organoïdes cérébraux, rapprocherait la science d'un grand pas en avant vers la création de «cerveaux dans un plat» qui fidèlement reproduire à la fois la structure et la fonction des cerveaux humains réels, ou des parties d'entre eux.

La duplication de la barrière endothéliale dans les organoïdes cérébraux est essentielle, car le cerveau doit être protégé des substances présentes dans le sang.

La barrière hémato-encéphalique développe des «fuites» dans certaines maladies, dont certaines maladies neurologiques dont la SLA et l'épilepsie. Il est également plus perméable lorsque l'inflammation dans le corps atteint des niveaux élevés. Cela peut être une des façons dont les molécules inflammatoires pénètrent dans le cerveau et perturbent le fonctionnement normal, par exemple dans la sclérose en plaques.