Une nouvelle étude, publiée dans la revue Cell Biomaterials, montre que des nanoparticules conçues peuvent non seulement régénérer des neurones dans des organoïdes cérébraux humains, mais aussi rétablir des circuits neuronaux et améliorer les capacités cognitives chez des souris.
Le cerveau humain adulte possède une capacité limitée à réparer ou à régénérer les neurones perdus en raison de la maladie d’Alzheimer, le type de démence le plus répandu. Les traitements actuels peuvent ralentir la progression de la maladie, mais ne inverse pas le déclin cognitif.
« Les nouveaux neurones peuvent mûrir et survivre — affirme le principal auteur, Peisheng Xu, professeur de pharmacie à l’Université de Caroline du Sud (États-Unis) —. Nous avons également constaté une densité neuronale bien plus élevée dans le cerveau des souris traitées ».
L’équipe de Xu a étudié un système de nanogels polymériques nommé Nano-ERASER qui utilise des anticorps pour dégrader des protéines spécifiques. Ils ont utilisé ce système pour franchir la barrière hémato-encéphalique et atteindre les astrocytes, cellules de soutien en forme d’étoile abondantes dans le système nerveux central.
À l’intérieur des astrocytes, Nano-ERASER a déployé des anticorps pour décomposer une protéine appelée PTBP1, ce qui a provoqué la transformation des astrocytes en neurones.
En comparaison avec des outils d’édition génétique comme CRISPR, Nano-ERASER ne modifie pas l’ADN et sa reprogrammation cellulaire est réversible.
« Nous espérons que cela sera plus efficace et aussi plus sûr — déclare Xu —. Nous n’avons pas à nous inquiéter des éventuels effets secondaires sur le plan génétique”.
Tout d’abord, les chercheurs ont appliqué Nano-ERASER à des cultures d’astrocytes humains, ainsi qu’à des organoïdes humains conçus pour imiter des cerveaux atteints de la maladie d’Alzheimer. Dans les deux modèles, les niveaux de PTBP1 ont diminué, provoquant la conversion d’astrocytes en neurones. Des essais ultérieurs ont révélé que ces nouvelles neurones étaient fonctionnelles.
Ensuite, l’équipe a traité des souris atteintes de la maladie d’Alzheimer. Après plusieurs semaines, elles ont retrouvé leur capacité d’apprentissage et ont parcouru un labyrinthe aquatique avec une efficacité supérieure à celle d’avant, ce qui suggère une amélioration de l’apprentissage et de la mémoire.
De plus, les cerveaux des souris ont montré une densité neuronale plus élevée et une neuroinflammation moindre ainsi qu’une réduction de l’accumulation de la protéine bêta-amyloïde, caractéristiques distinctives de la maladie d’Alzheimer.
« Après seulement deux injections, ces souris sont devenues plus intelligentes — affirme Xu —, même après une injection unique, nous avons constaté que le comportement de ces souris différait de celui des souris non traitées ».
Selon Xu, ces résultats constituent une étape fondamentale en neurotechnique régénérative, en partie parce que des recherches antérieures ont contesté l’idée que la simple suppression de PTBP1 pourrait suffire à induire la neuro-régénération in vivo.
Bien que cette étude ne démontre pas que Nano-ERASER puisse traiter la maladie d’Alzheimer chez l’homme, Xu affirme qu’elle offre une feuille de route vers une potentielle cure. Lui et ses collègues prévoient d’évaluer la plateforme afin de déterminer son efficacité à long terme, de la tester chez des primates non humains et, un jour, d’entamer des essais cliniques chez l’humain.
« Si nous parvenons à la mettre sur le chemin de la clinique, alors nous pourrons offrir de l’espoir aux patients atteints de la maladie d’Alzheimer », conclut-il.
