Modèle murin de la maladie de Parkinson : Le transfert du gène IL-10 inhibe la neuroinflammation et la neurodégénérescence

Avec l’approfondissement de la recherche sur les mécanismes pathogènes de la maladie de Parkinson (MP), le rôle de la neuroinflammation dans cette maladie est progressivement révélé. Cette étude menée par Simone Bido et son équipe, publiée dans “Science Translational Medicine”, examine l’effet du transfert ciblé du gène IL-10 dans les cellules microgliales sur un modèle murin de la maladie de Parkinson. Leurs recherches ont validé une méthode d’expression spécifique de l’IL-10 dans les cellules microgliales via un vecteur viral, et ont démontré que cette méthode peut réduire la perte de neurones dopaminergiques (DAN) et la neuroinflammation dans le modèle murin de la maladie de Parkinson.

Contexte de la recherche

La maladie de Parkinson est une maladie neurodégénérative courante, dont les principales caractéristiques pathologiques comprennent la perte de neurones dopaminergiques et la formation d’agrégats d’α-synucléine (α-syn). La neuroinflammation joue un rôle important dans ces processus pathologiques, en particulier à travers l’activation des cellules microgliales qui libèrent des cytokines pro-inflammatoires, favorisant davantage la perte neuronale. Cependant, en raison des interactions complexes entre le cerveau et le système immunitaire, la régulation efficace de ces réponses inflammatoires reste un problème non résolu.

Objectif de la recherche

Pour résoudre ce problème, l’équipe de recherche a conçu et validé une stratégie de thérapie génique visant à exprimer spécifiquement l’IL-10 dans les cellules microgliales via un vecteur viral pour réduire la réponse inflammatoire et la perte neuronale dans un modèle murin de la maladie de Parkinson. L’IL-10 est une cytokine multifonctionnelle capable d’atténuer les réponses inflammatoires excessives, et est considérée comme un médicament potentiel pour le traitement de diverses maladies inflammatoires chroniques.

Source de la recherche

Cette étude a été réalisée conjointement par des chercheurs de l’Unité de cellules souches et de neurogenèse et de l’Institut de recherche en thérapie génique (SR-Tiget) de l’Institut scientifique San Raffaele (IRCCS) en Italie, et a été publiée dans le journal “Science Translational Medicine” le 21 août 2024. Simone Bido et Vania Broccoli sont les co-auteurs correspondants de cet article.

Méthodologie de recherche

Conception et processus expérimental

Pour valider cette stratégie, l’équipe de recherche a utilisé plusieurs modèles murins courants de la maladie de Parkinson, qui induisent l’agrégation d’α-syn par différentes méthodes, simulant ainsi le processus pathologique de la maladie de Parkinson humaine. Ils ont étudié le rôle de l’IL-10 dans l’atténuation du processus pathologique de la maladie de Parkinson en insérant le gène codant pour l’IL-10 humaine dans un vecteur lentiviral et en l’exprimant spécifiquement dans les cellules microgliales.

Les étapes spécifiques comprennent

1. Construction du modèle animal :

   • L’équipe de recherche a d’abord construit un modèle de maladie de Parkinson en utilisant un vecteur lentiviral pour exprimer l’α-syn sous le contrôle du promoteur EF1α du gène SNCA humain, et l’a comparé à un vecteur lentiviral de contrôle (exprimant le gène de la nanoluciférase).
   • Dans différents modèles murins, ils ont utilisé respectivement des vecteurs lentiviraux, des vecteurs AAV9 ou des préfibrilles d’α-syn (PFF) pour induire l’agrégation d’α-syn et la perte neuronale.

2. Conception et validation de la plateforme de transfert du gène IL-10 :

   • L’équipe de recherche a conçu une plateforme de vecteur lentiviral basée sur un système de détargétage miRNA (miRNA-detargeting, MiRT), qui limite l’expression du transgène dans des types cellulaires spécifiques en insérant des séquences cibles miRNA spécifiques dans la région 3’ non traduite du transgène.
   • Les chercheurs ont validé l’efficacité de cette plateforme pour l’expression spécifique de l’IL-10 dans les cellules microgliales, garantissant que l’IL-10 n’est exprimée que dans les cellules microgliales, évitant ainsi l’expression dans d’autres cellules cérébrales et réduisant les effets secondaires systémiques.

3. Collecte et analyse des données expérimentales :

   • Les chercheurs ont analysé la composition cellulaire et les caractéristiques d’expression génique de la région de la substantia nigra des souris par séquençage d’ARN unicellulaire, immunofluorescence et cytométrie en flux.
   • La méthode de marquage à la biotine a été utilisée pour détecter le taux de survie des neurones dopaminergiques et le nombre d’agrégats d’α-syn.
   • L’effet de l’IL-10 sur l’activité de phagocytose et de clairance des cellules microgliales a été analysé par des expériences in vitro.
   • En utilisant ces méthodes de manière globale, l’équipe de recherche a analysé de manière exhaustive l’impact du transfert d’IL-10 sur la réponse neuroinflammatoire, la survie des neurones dopaminergiques et l’infiltration des cellules immunitaires dans le modèle murin de la maladie de Parkinson.

Résultats de la recherche

Données expérimentales et découvertes

1. Protection des neurones dopaminergiques :

   • Les modèles murins exprimant l’IL-10 ont montré une réduction significative de la perte de neurones dopaminergiques induite par l’α-syn. Chez les souris LV:SNCA/μgIL-10, le taux de survie des neurones dopaminergiques était significativement augmenté, restaurant les niveaux de dopamine chez les souris surexprimant SNCA.

2. Activation et phénotype des cellules microgliales :

   • Bien que l’IL-10 ait renforcé l’activation des cellules microgliales, ces cellules présentaient des caractéristiques différentes de celles des cellules microgliales activées par l’inflammation traditionnelle. Les cellules microgliales induites par l’IL-10 (m10) ont montré une activité significative de phagocytose et de clairance des protéines, réduisant le nombre d’agrégats d’α-syn.

3. Expression spécifique de l’IL-10 dans les cellules microgliales :

   • L’expression génique spécifique dans les cellules microgliales réalisée par le système miRT a validé son efficacité et sa spécificité élevées, permettant une expression efficace de l’IL-10 dans les cellules microgliales sans affecter les autres types cellulaires.

4. Infiltration et changement de phénotype des cellules T :

   • Bien que l’IL-10 n’ait pas réduit l’infiltration des cellules T, elle a significativement modifié le phénotype des cellules T CD4+ et CD8+. L’IL-10 a induit un phénotype suppresseur des cellules T régulatrices CD4+ (Treg) et des cellules T CD8+, améliorant ainsi la fonction immunosuppressive de ces cellules et atténuant davantage la neuroinflammation.

Conclusions de la recherche

Conclusions et signification de la recherche

Cette étude démontre que le transfert spécifique de l’IL-10 dans les cellules microgliales peut efficacement réduire la neuroinflammation et la perte neuronale dans un modèle murin de la maladie de Parkinson, fournissant une base pour une stratégie potentielle de thérapie génique de la maladie de Parkinson. Cette stratégie non seulement évite les effets secondaires de l’immunomodulation systémique, mais réalise également une neuroprotection grâce à divers mécanismes induits par l’IL-10, y compris l’amélioration de l’activité de phagocytose et de clairance des cellules microgliales et la régulation du phénotype des cellules T.

Points forts de la recherche

• Innovation du système de transfert génique spécifique aux cellules microgliales : Le vecteur lentiviral basé sur le système miRT développé par l’équipe de recherche a démontré une expression génique hautement spécifique.
• Rôle multifacette de l’IL-10 dans la neuroprotection : L’IL-10 non seulement régule la neuroinflammation, mais protège également les neurones en améliorant l’activité phagocytaire des cellules microgliales et en ajustant le phénotype des cellules T.
• Nouvelle perspective pour le traitement de la maladie de Parkinson : La méthode présentée dans cette étude ouvre une nouvelle voie pour la thérapie génique de la maladie de Parkinson et d’autres maladies liées à la neuroinflammation.

Perspectives futures

Les recherches futures pourront optimiser davantage cette stratégie de thérapie génique et valider son efficacité à travers des modèles plus complexes de maladies neurodégénératives. De plus, l’exploration de la possibilité d’une expression conjointe de l’IL-10 avec d’autres facteurs immunomodulateurs pour étudier leurs effets synergiques constituera également une direction de recherche précieuse.