Neha Mathur

Les neurones rétiniens dérivés de hPSC possèdent-ils un potentiel intrinsèque pour former de nouvelles connexions synaptiques après le retrait des organoïdes ?

Dans un article récent publié dans le Actes de l’Académie nationale des sciencesles chercheurs ont démontré avec succès que les organoïdes rétiniens (RO) cultivés en laboratoire établissent de nouvelles connexions synaptiques, établissant théoriquement leur potentiel pour traiter la cécité due aux maladies dégénératives rétiniennes (RDD).

Étude : Remodelage de la connectivité synaptique dans des organoïdes rétiniens cultivés dérivés de cellules souches humaines dissociées.  Crédit d'image : Kateryna Kon/Shutterstock
Étude : Remodelage de la connectivité synaptique dans des organoïdes rétiniens cultivés dérivés de cellules souches humaines dissociées. Crédit d’image : Kateryna Kon/Shutterstock

Arrière-plan

Les cellules rétiniennes qui forment les synapses dégénèrent en raison de la dégénérescence maculaire, de la rétinite pigmentaire et de certaines lésions oculaires spécifiques. De même, les cellules ganglionnaires rétiniennes (RGC) dégénèrent dans les troubles du nerf optique tels que le glaucome. Les photorécepteurs et les RGC pourraient à nouveau rétablir temporairement les connexions synaptiques.

Cependant, une fois perdues, les rétines de mammifères ne peuvent pas régénérer les neurones malgré la plasticité des tissus. Par conséquent, le succès de ces thérapies de remplacement des cellules neurales rétiniennes repose sur le potentiel des cellules neurales rétiniennes du donneur humain à établir de nouvelles connexions synaptiques.

Dans les études menées sur des primates non humains, le taux observé de synaptogenèse fonctionnelle après la greffe de cellules souches pluripotentes humaines (hPSC)-RGC reste faible. Par conséquent, il est urgent d’étudier le potentiel des neurones rétiniens donneurs dérivés de hPSC à produire de novo synapses pour déplacer rapidement les thérapies de remplacement des cellules neurorétiniennes vers les tests humains.

Lire aussi  La capacité innée des bébés à s'accorder aux rythmes musicaux est étroitement liée à l'engagement social précoce

Plusieurs études ont décrit la structure et la fonction des synapses développées par les photorécepteurs dérivés de hPSC et d’autres neurones rétiniens dérivés de RO. L’un a montré des synapses fonctionnelles dans RO non dissociées en fonction de l’emplacement de la cellule et non de l’emplacement du marqueur. Tandis qu’un autre a montré que les photorécepteurs encore immatures étendaient les axones après s’être dissociés des RO, mais seulement pendant une courte période.

À propos de l’étude

Dans la présente étude, les chercheurs ont montré des photorécepteurs et des RGC abondants dans les RO de différenciation dérivés de hPSC, qui ont conservé leur potentiel pour former de nouvelles connexions synaptiques après la suppression de l’environnement RO.

Nous voulions utiliser les cellules de ces organoïdes comme pièces de rechange pour les mêmes types de cellules qui ont été perdues au cours de maladies rétiniennes. »David Gamm, professeur d’ophtalmologie UW-Madison et directeur du McPherson Eye Research Institute

Ces RO pourraient également être produits en abondance et donner naissance à de véritables lignées cellulaires rétiniennes. Les photorécepteurs et RGC qui se différencient au sein de ces RO ressemblent à leurs homologues. en direct homologues et présentaient toutes leurs caractéristiques, fonctionnelles et physiologiques. Ils ont également étendu les axones, ce qui implique qu’ils traversaient les synapses, avec de petits espaces au bout de leurs cordes.

Tout d’abord, l’équipe a converti les RO tridimensionnelles (3D) dérivées de hPSC en un système de culture bidimensionnel et a déterminé le rapport des différentes classes de cellules. Au jour 80, ils ont dissocié hPSC-RO WA09 de type sauvage ayant une coupe transversale de sous-populations de neurones dans une suspension cellulaire unique. Ils ont permis à ces cellules de récupérer et d’étendre les processus neuronaux pendant 20 jours avant la détection avec des anticorps contre les marqueurs du destin des cellules rétiniennes neurales. Enfin, l’équipe a utilisé l’analyse d’images à haut contenu (HCIA) pour quantifier les populations de cellules neurales rétiniennes.

Lire aussi  Les smartphones peuvent détecter des niveaux de saturation en oxygène dans le sang allant jusqu'à 70%, selon une étude

Ils ont utilisé l’analyse du virus de la rage rétrograde monosynaptique (RVdG) pour étudier systématiquement de novo synapse entre les neurones hPSC-rétiniens. Avec sa glycoprotéine G délétée, ce virus de la rage modifié, avec une faible neurotoxicité en culture à court terme et une plus grande polyvalence que les traceurs viraux historiquement utilisés, est largement utilisé pour les études de balayage synaptique.

Les chercheurs ont soumis les cultures 2D à un test RVdG établi au jour 10. Au jour 100, l’équipe a examiné les cultures de cellules rétiniennes 2D pour la présence de cellules starter et tracées à l’aide d’une imagerie à champ large et confocale à haut contenu. Les chercheurs ont observé que des cellules rétiniennes marquées d’une couleur fluorescente indiquant une infection par la rage en avaient infecté une par une synapse.

conclusion

Les chercheurs ont développé une plateforme à haut débit pour identifier et quantifier de novo synapses formées entre les neurones rétiniens dérivés de hPSC. Ils ont trouvé deux principaux types de neurones, les photorécepteurs et les RGC, parmi les cellules présynaptiques qu’ils ont suivies.

La plate-forme conçue par l’étude pour évaluer les connexions synaptiques dans les neurones rétiniens en culture jette les bases de futures études de remplacement cellulaire caractérisant la synaptogenèse. Ce roman in vitro La méthode de balayage synaptique surmonte également les limites des tests sur des modèles animaux qui présentent des incompatibilités évolutives avec la machinerie synaptique des xénogreffes humaines.

Le balayage RVdG rétrograde monosynaptique apparaît comme une stratégie de marquage synaptique robuste pour étudier les connexions synaptiques. Ce test intègre de nombreux contrôles négatifs pour délimiter les connexions synaptiques authentiques, facilitant la vérification du mécanisme régissant la récupération de la vision après une transplantation intraoculaire avec des neurones rétiniens donneurs. En outre, les outils de suivi des synapses décrits dans cette étude aident à résoudre les problèmes de formation fonctionnelle des synapses après une transplantation allogénique ou xénogénique.

Lire aussi  La BCRF renouvelle son financement pour soutenir le développement de nouvelles thérapies pour le cancer du sein triple négatif

Les études futures continueront d’examiner ces aspects, ce qui aidera à mieux déterminer la tendance d’autres populations de cellules neurales rétiniennes dérivées de hPSC à former de nouvelles connexions synaptiques au cours de la différenciation. Ces études pourraient également caractériser la force de ces synapses et leurs fonctions.

Référence magazine :
  • Réforme de la connectivité synaptique dans les cultures d’organoïdes rétiniens dérivés de cellules souches humaines dissociées, Allison L. Ludwig, Steven J. Mayerl, Yu Gao, Mark Banghart, Cole Bacig, Maria A. Fernandez Zepeda, Xinyu Zhao, David M. Gamm, PNAS 2023, est ce que je:

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *