Des chercheurs de l’Université nationale de Chonnam (Corée du Sud) ont découvert l’effet thérapeutique potentiel du secretome des cellules souches de la pulpe dentaire humaine (hDPSC) sur la récupération fonctionnelle après un accident vasculaire cérébral ischémique.
Ce secretome est un ensemble de molécules bioactives sécrétées par les cellules souches de la pulpe dentaire humaine, et il contient des vésicules extracellulaires, des facteurs de croissance, des enzymes antioxydantes et des protéines immunomodulatrices, ce qui pourrait offrir une approche thérapeutique potentielle sans cellules. Toutefois, les connaissances sur son impact thérapeutique sur les lésions neuronales tardives après reperfusion sont limités.
L’étude, publiée dans la revue ‘Advanced Science’, a révélé que les secretomes des hDPSC sont riches en protéines associées à des processus antioxydants, qui reprogramment les signaux redox et inflammatoires, ce qui conduit à une récupération fonctionnelle robuste dans un modèle de souris soumis à une thrombose photothrombotique ischémique.
Ces résultats suggèrent que les thérapies basées sur les secretomes pourraient compléter le traitement actuel de l’AVC et d’autres maladies neurodégénératives à l’avenir, et les chercheurs prévoient que dans la prochaine décennie ces thérapies pourraient transformer la prise en charge des AVC, de la maladie d’Alzheimer ou de Parkinson.
L’AVC ischémique peut laisser des séquelles neurologiques permanentes après l’événement vasculaire initial. Le stress oxydatif, la neuroinflammation, la mort neuronale et la perturbation de la connectivité neuronale contribuent à une récupération médiocre. Bien que les interventions actuelles offrent une protection partielle, leur capacité à prévenir les dommages neuronaux tardifs demeure limitée, ce qui met en évidence une barrière importante à la récupération fonctionnelle.
L’étude, dirigée par le professeur Won-Jae Kim du Centre de Recherche sur le Secretome des Cellules Souches du Département de Physiologie Orale de la Faculté d’Odontologie de l’Université nationale de Chonnam (Corée du Sud), a exploré si le secretome des cellules souches de la pulpe dentaire humaine (hDPSC) pourrait améliorer la récupération fonctionnelle dans un modèle de souris présentant une thrombose photothérapeutique et a examiné les processus biologiques associés à ses effets.
« En utilisant les facteurs bioactifs sécrétés par les cellules souches plutôt que les cellules elles-mêmes, la thérapie fondée sur le secretome surpasse les obstacles classiques de la transplantation cellulaire, tels que la faible survie cellulaire, le rejet immunitaire et la tumorigénèse », explique le professeur Kim.
« Nous voulions étudier si le secretome des cellules souches de la pulpe dentaire humaine (hDPSC) pourrait être utilisé comme un traitement sûr et complémentaire pour atténuer les dommages cérébraux secondaires, moduler la neuroinflammation et accélérer la réparation neuronale après un AVC », poursuit-il.
L’étude a identifié 299 protéines présentes exclusivement dans le secretome des cellules souches de la pulpe dentaire humaine (hDPSC), principalement associées aux vésicules extracellulaires, à l’immunomodulation, à la neuroprotection, à l’angiogenèse, à la régulation de l’apoptose et à la résistance au stress oxydatif.
Certaines de ces protéines étaient particulièrement associées à la défense antioxydante. Bien que SOD2, GSR et GSTP1 aient été directement liés au réseau de défense antioxydante du cerveau, des protéines telles que GRN, CSF1 et LRP1 ont émergé comme des régulateurs clés du phénotype microglial.
Dans l’étude in vitro, le secretome de hDPSC a amélioré la viabilité des cellules microgliales, réduit le stress oxydatif et restauré la fonction mitochondriale. Il restaura l’expression de la protéine de fusion mitochondriale Mfn2 et de l’enzyme antioxydante SOD1, tout en réduisant l’expression de HIF-1α associée à l’hypoxie. De plus, le secretome de hDPSC a supprimé la migration microgliale et l’inflammation, favorisant un changement du phénotype pro-inflammatoire M1 vers le phénotype pro-réparateur M2.
Dans un modèle de souris à thrombose photothrombotique, le secretome de hDPSC a réduit significativement le volume de l’infarctus cérébral et l’apoptose neuronale dans le cortex et l’hippocampe. De plus, il atténua le stress oxydatif et l’inflammation en activant la voie Nrf2/HO-1 et en réprimant les signalisations TLR4, NOX1–NOX4 et NF-κB.
Le secretome de hDPSC a aussi modulé l’activation de la microglie M1 et accru la polarisation de la microglie M2, tout en favorisant la prolifération des cellules souches neuronales et leur différenciation. De plus, il a restauré la densité vasculaire et reconstruit l’architecture synaptique par une régulation positive de protéines synaptiques clés telles que la synaptophysine et la PSD95.
Ces changements biologiques ont été accompagnés de améliorations comportementales mesurables. Les souris ayant subi un AVC et traitées avec le secretome ont montré des améliorations notables dans l’équilibre, la coordination motrice et les réponses sensoriomotrices.
Le secretome de hDPSC a également réussi à récupérer plusieurs domaines cognitifs, améliorant de manière significative l’apprentissage spatial, la mémoire de travail et la mémoire associative dans les tests du labyrinthe de Barnes, du labyrinthe croisé et du conditionnement à la peur, tout en réduisant simultanément les comportements anxieux post-AVC.
À long terme, ces recherches pourraient contribuer à établir une nouvelle plateforme thérapeutique pour les maladies neurologiques fondée sur le secretome dérivé des cellules souches, indiquent les chercheurs.
Selon eux, la normalisation des composants thérapeutiques actifs du secretome des cellules souches de la pulpe dentaire humaine (hDPSC) pourrait bientôt offrir aux survivants d’un AVC des traitements plus sûrs, plus fiables et plus accessibles.
Durant la prochaine décennie, les thérapies fondées sur le secretome pourraient transformer la prise en charge des AVC en limitant les dommages cérébraux et en réparant activement les réseaux neuronaux — prédit le professeur Kim. Étant donné que cette approche agit sur des mécanismes fondamentaux tels que l’inflammation et le stress cellulaire, elle pourrait être étendue au traitement d’autres troubles cérébraux dévastateurs, comme la maladie d’Alzheimer ou la maladie de Parkinson.
