L’effet des ultrasons de faible intensité sur l’intégration des organoïdes cérébraux et l’amélioration des défauts de microcéphalie

Contexte de l’étude

Les organoïdes cérébraux produits à partir de cellules souches pluripotentes (PSC) présentent une diversité cellulaire étonnante et affichent des réseaux fonctionnels similaires à ceux du cerveau humain. Ces modèles d’organoïdes offrent un potentiel énorme pour reproduire les maladies du système nerveux et la réparation cérébrale. Cependant, l’impact des stimuli physiques sur leur développement et leur intégration reste incertain. Cette étude vise à explorer l’effet des ultrasons de faible intensité (LIUS) sur les organoïdes cérébraux.

Source de l’étude

L’étude est réalisée par plusieurs chercheurs de l’Université de Tianjin et a été publiée en 2024 dans la revue « Brain » (Oxford University Press).

Processus d’étude

L’étude comprend les étapes suivantes : 1. Production des organoïdes cérébraux : Afin de produire des organoïdes corticaux selon le protocole établi, une exposition à LIUS est initiée dès le 18ème jour. 2. Stimulation des organoïdes à différentes intensités : Les effets des LIUS à une intensité de 0,2 W ont été significatifs, et les organoïdes ont été étudiés au fil du temps. 3. Expérience de transplantation : Des organoïdes prétraités et non traités ont été implantés dans le cortex cérébral de souris adultes. Les effets à long terme sur les zones lésées ont été observés, y compris les tests électrophysiologiques, l’histologie et la connectivité neuronale. 4. Analyse submicroscopique et génétique : L’évolution du développement des organoïdes a été évaluée via des méthodes multiples, y compris l’immunohistochimie, Bulk RNA-seq et le séquençage d’ARN unicellulaire (scRNA-seq). 5. Exploration des mécanismes de régulation : À l’aide de diverses techniques telles que le knockdown génétique, la fonction du gène YAP dans les organoïdes a été examinée.

Principaux résulats de l’étude

1. Les LIUS favorisent la croissance des organoïdes : Les données expérimentales montrent que les organoïdes traités avec le LIUS se développent plus rapidement, présentent une meilleure organisation tissulaire, une prolifération cellulaire accrue et une différenciation neuronale plus active.
2. Amélioration de l’intégration post-transplantation des organoïdes : L’augmentation de la surface cellulaire à l’intérieur des organoïdes, ainsi que le niveau de maturation des neurones a conduit à une meilleure intégration dans les zones lésées des cervelles de souris, y compris des projections à plus long terme.
3. Le gène YAP joue un rôle majeur dans la régulation des LIUS : La réduction de l’expression du gène YAP a considérablement atténué le développement des organoïdes, en particulier dans les cas de microcéphalie primaire, où la neurogenèse est directement affectée.
4. Les LIUS permettent de restaurer le développement des organoïdes déficients en ASP : L’intervention de LIUS a sensiblement rétabli la croissance et les caractéristiques des organoïdes modèles provoqués par les mutations du gène ASP.

Conclusions de l’étude

Les LIUS se sont avérés augmenter la différenciation neuronale et la maturation fonctionnelle des organoïdes, tout en accélérant leur intégration dans l’hôte après transplantation. Cette méthode offre un traitement potentiellement non invasif pour corriger des troubles du développement.

Points forts de l’étude

En appliquant les LIUS, cette étude démontre les effets sur l’intégration des organoïdes et leur développement superficiel. En outre, les LIUS ont sensiblement corrigé les défauts de développement liés aux déficits du gène ASP et à la microcéphalie, ouvrant ainsi la voie à la recherche future sur la réparation des organoïdes.