Rapport de Recherche sur les Anomalies Mitochondriales Associées à CHCHD2 dans les Astrocytes de Kii ALS/PDC

I. Introduction à la Recherche

La sclérose latérale amyotrophique/syndrome parkinsonien-démentiel (ALS/PDC) est une maladie neurodégénérative rare et complexe, principalement observée au Japon, à Guam et en Papouasie-Nouvelle-Guinée. Les patients atteints de cette maladie présentent des symptômes classiques de la SLA ou de la maladie de Parkinson (MP), avec des autopsies révélant des agrégats de protéines α-synucléine et TDP-43, caractéristiques respectivement de la MP et de la SLA. De plus, des protéines tau phosphorylées ont été détectées, complexifiant davantage la pathologie protéique de cette maladie. Malgré les multiples facteurs étudiés, la cause de cette maladie reste inconnue. De plus en plus de preuves suggèrent que les astrocytes, des cellules cruciales pour maintenir la santé cérébrale, pourraient jouer un rôle important dans la pathogénie de l’ALS/PDC. Cette étude utilise la technologie des cellules souches pluripotentes induites (iPS) pour cultiver diverses lignées de cellules astrocytaires et approfondir la recherche sur l’ALS/PDC dans la région de Kii au Japon, en se concentrant particulièrement sur le rôle du gène CHCHD2 dans cette maladie.

II. Origine de la Recherche

Cet article a été rédigé conjointement par Nicolas Leventoux, Satoru Morimoto et d’autres chercheurs des universités de Keio et de Mie. Il a été publié dans la revue Acta Neuropathologica en 2024.

III. Procédure de Recherche

a) Processus et Méthodes de Recherche

La recherche se décompose en plusieurs étapes :

1. Sélection des Donneurs et Approbation : Le diagnostic a été réalisé à l’hôpital municipal de Minamiise et à l’hôpital national de Higashi-Nagoya. Tous les patients avaient des antécédents familiaux de la maladie et présentaient au moins des symptômes de la maladie de Parkinson et d’une maladie des motoneurones (MND), dont quatre cas accompagnés de démence.

2. Génération et Caractérisation des iPSC : Des cellules iPS ont été générées à partir de cellules T périphériques de patients Kii ALS/PDC par électroporation avec un vecteur plasmidique circulaire, puis cultivées et vérifiées pour leur intégrité chromosomique.

3. Différenciation des iPSC en Astrocytes : Un processus de différenciation en plusieurs étapes a été utilisé pour cultiver des corps embryoïdes (EBs) en suspension, suivie d’une induction avec de l’acide rétinoïque et du purmorphamine pour les différencier en lignée neuronale, et enfin élargie et purifiée en utilisant des facteurs de croissance épidermique et fibroblastique.

4. Caractérisation par Immunofluorescence et Séquençage de l’ARN : Les astrocytes dérivés des iPSC ont été caractérisés et analysés par immunofluorescence et séquençage de l’ARN.

5. Tests de Fonctionnalité Mitochondriale : La fonction respiratoire mitochondriale a été évaluée par la mesure du taux de consommation d’oxygène et du taux d’acidification extracellulaire, et l’impact du médicament Elamipretide sur les astrocytes a été testé.

b) Résultats Principaux

1. Génération et Caractérisation des iPSC : Des iPSC ont été générées avec succès à partir de plusieurs patients, confirmées comme étant pluripotentes par analyse chromosomique, coloration à la phosphatase alcaline et dosage quantitatif de marqueurs de pluripotence par RT-PCR.

2. Génération et Caractérisation des Astrocytes : Des astrocytes Kii ALS/PDC ont été obtenus avec succès par un processus de différenciation en plusieurs étapes, montrant des caractéristiques typiques telles que l’expression élevée de GFAP et S100B, ainsi qu’une expression significativement accrue de GJA1, avec une agrégation anormale de TDP-43 dans certaines cellules.

3. Anomalies Fonctionnelles et Structurelles Mitochondriales : L’analyse par séquençage de l’ARN a révélé une série d’anomalies d’expression génique liées aux mitochondries, en particulier une diminution significative de l’expression de CHCHD2. L’immunofluorescence et la microscopie électronique ont confirmé que le déficit en CHCHD2 entraînait des anomalies morphologiques et fonctionnelles des mitochondries, avec des crêtes membranaires endommagées.

4. Impact sur la Fonction des Astrocytes : La réduction de l’expression de CHCHD2 a entraîné une diminution de la capacité d’absorption du glutamate par les astrocytes, et une atteinte significative de la génération d’ATP et de la fonction respiratoire des mitochondries. Le traitement avec le médicament Elamipretide et la surexpression du gène CHCHD2 ont partiellement restauré la fonction mitochondriale de certains astrocytes.

c) Conclusions de la Recherche

Les résultats indiquent que les astrocytes des patients Kii ALS/PDC présentent une expression anormale de CHCHD2, entraînant des anomalies morphologiques et fonctionnelles des mitochondries, et affectant la survie et la santé cellulaires cérébrales. Cette recherche met en évidence le rôle potentiel de CHCHD2 dans le maintien de la santé mitochondriale et la pathologie de l’ALS/PDC, suggérant la possibilité d’une thérapie génique ciblant CHCHD2.

d) Points Forts de la Recherche

1. Lien Entre l’Expression de CHCHD2 et les Anomalies Mitochondriales : Il s’agit de la première confirmation d’un lien direct entre l’expression de CHCHD2 et les anomalies mitochondriales dans les astrocytes de Kii ALS/PDC.

2. Rôle des Astrocytes : Révélation du rôle potentiel des astrocytes dans les maladies neurodégénératives, offrant une nouvelle perspective pour comprendre la pathologie de l’ALS/PDC.

3. Méthodologie Interdisciplinaire : Combinaison de technologies iPSC, de séquençage de l’ARN, d’immunofluorescence et de microscopie électronique pour une analyse complète des caractéristiques pathologiques des astrocytes.

4. Potentiel Thérapeutique : Les résultats offrent une base théorique pour une thérapie génique centrée sur CHCHD2, avec l’espoir d’ouvrir de nouvelles voies de traitement pour les patients ALS/PDC.

IV. Informations Importantes et Discussion

Cet article montre clairement l’importance potentielle des astrocytes dans la pathologie ALS/PDC, avec la dysfonction du gène CHCHD2 étroitement liée à la pathogénie de la maladie. Bien que le rôle précis de CHCHD2 dans les maladies neurodégénératives nécessite encore des recherches approfondies, les découvertes de cette étude orientent la recherche future et offrent une base importante pour développer de nouvelles stratégies thérapeutiques. Les recherches futures pourraient vérifier le rôle de CHCHD2 dans d’autres maladies neurodégénératives et explorer l’efficacité et la sécurité des thérapies à base de CHCHD2.

Grâce à diverses technologies avancées, cet article détaille les caractéristiques pathologiques des astrocytes chez les patients Kii ALS/PDC, fournissant de nouvelles compréhensions et des voies potentielles de traitement, contribuant de manière significative à la recherche en neurosciences.