Nouvelle Espérance pour les Bébés Touchés par l'Asphyxie à la Naissance
Des recherches montrent des promesses dans les traitements par cellules souches pour les bébés avec asphyxie à la naissance.
Inês Caramelo, Sandra I. Anjo, Vera M. Mendes, Ivan L. Salazar, Alexandra Dinis, Carla M.P. Cardoso, Carlos B. Duarte, Mário Grãos, Bruno Manadas
― 10 min lire
Table des matières
- La vulnérabilité du cerveau
- Que se passe-t-il après l'asphyxie ?
- Les dommages ne s'arrêtent pas tout de suite
- Traitements actuels : Hypothermie thérapeutique
- La promesse des cellules souches
- Mise en place de l'expérience
- Culture des cellules cérébrales
- Préparation des cellules souches
- L'insulte de la privation d'oxygène et de glucose
- Évaluation de la santé neuronale
- Les effets du traitement par cellules souches
- L'ingrédient secret : Analyse du secretome
- Trouver un terrain d'entente : Mécanismes d'action
- Le rôle des Mitochondries
- Les conséquences du traitement
- Et après ?
- Source originale
L'Asphyxie à la naissance, c'est un truc sérieux qui arrive quand un nouveau-né ne reçoit pas assez de sang ou d'oxygène pendant l'accouchement. Ça peut causer plein de problèmes, surtout au niveau du cerveau, qui a besoin de beaucoup d'énergie et n'en stocke pas beaucoup. Les parents qui entendent ça peuvent avoir le cœur brisé, car les dommages cérébraux peuvent mener à d'autres soucis, comme la paralysie cérébrale ou d'autres handicaps.
La vulnérabilité du cerveau
Les nouveau-nés ne sont pas comme les adultes. Leurs cerveaux sont encore délicats, donc plus susceptibles d'être abîmés par un manque d'oxygène. L'Organisation mondiale de la santé dit que l'asphyxie à la naissance est une des principales causes de décès et de handicap chez les enfants dans le monde. Ce n'est pas un petit souci ; plus de la moitié des bébés qui survivent à la blessure initiale peuvent faire face à de gros défis dans leurs premières années, comme des crises, des problèmes moteurs et d'autres complications de santé.
Que se passe-t-il après l'asphyxie ?
Quand l'asphyxie se produit, il y a généralement un manque d'énergie au début. Mais après, le flux sanguin peut revenir, ce qui est bien, non ? En fait, il y a un hic. Pendant le temps sans l'oxygène adéquat, le cerveau commence à utiliser l'énergie d'une manière qui crée beaucoup d'acide lactique et réduit une molécule cruciale appelée ATP. Pense à l'ATP comme la batterie qui fait tourner tout sans accrocs dans ton corps. Quand cette batterie est faible, d'autres problèmes surgissent.
Quand le cerveau manque d'énergie, il y a trop de sodium et de calcium dans les cellules cérébrales, ce qui mène à une situation chaotique appelée libération de neurotransmetteurs, un peu comme des feux d'artifice dans le cerveau. Ça peut provoquer de l'excitotoxicité, où trop de signaux peuvent abîmer les cellules cérébrales. Les cellules cérébrales gonflent et peuvent souffrir de stress oxydatif, ce qui revient à avoir trop de vaisselle sale qui s'accumule parce que tu ne les as pas lavées après le dîner.
Les dommages ne s'arrêtent pas tout de suite
Après le dommage initial, les problèmes ne disparaissent pas. Beaucoup de cellules cérébrales peuvent sembler se rétablir au début, mais peuvent ensuite mourir à cause d'un échec énergétique retardé. Tout ce processus peut s'étendre sur plusieurs jours, avec des blessures secondaires survenant même après le manque d'oxygène initial. Avec le temps, l'inflammation chronique et les changements dans l'activité génétique peuvent compliquer encore plus les choses, menant à des soucis à long terme qui peuvent durer des mois, voire des années.
Traitements actuels : Hypothermie thérapeutique
En ce moment, un des traitements principaux pour les nouveau-nés ayant une Encéphalopathie hypoxique-ischémique modérée à sévère est l'hypothermie thérapeutique. En gros, ça consiste à refroidir la température du corps du bébé à une certaine plage pendant un temps limité. Pense à ça comme donner au cerveau une pause bien méritée pour ralentir les choses et récupérer. Bien que ce traitement peut aider à réduire l'inflammation et la mort cellulaire, ça ne marche pas toujours à 100 %.
La promesse des cellules souches
Récemment, des chercheurs ont regardé les cellules souches comme une nouvelle option de traitement. Ces cellules uniques ont des capacités assez remarquables. Elles peuvent aider à générer de nouvelles cellules cérébrales et à réduire l'inflammation. Les scientifiques ont découvert qu'en mettant les cellules souches dans un environnement plus confortable, elles peuvent devenir encore plus efficaces.
Dans cette étude, les scientifiques ont utilisé des conditions de croissance spéciales pour préparer les cellules souches avant de les tester sur des cellules cérébrales privées d'oxygène. En imitant les conditions dans lesquelles ces cellules se développeraient normalement, les chercheurs les ont rendues plus puissantes.
Mise en place de l'expérience
Pour tester les effets de ces cellules souches spécialement préparées, les scientifiques ont créé un modèle in vitro qui simule les conditions de l'asphyxie à la naissance. Ils ont pris des cellules cérébrales d'embryons de rat, les ont traitées pour imiter la privation d'oxygène, puis ont surveillé comment elles s'en sortaient après avoir été traitées avec des cellules souches normales ou spécialement préparées.
Après avoir endommagé les cellules cérébrales avec la privation d'oxygène, ils ont cherché des signes de récupération dans les deux groupes de cellules. Ils voulaient voir si les cellules souches spécialement traitées pouvaient aider à restaurer le réseau cérébral affecté par l'asphyxie.
Culture des cellules cérébrales
Pour isoler les cellules cérébrales, les chercheurs ont d'abord préparé les embryons de rat d'une manière spécifique. Ils ont utilisé une solution spéciale pour séparer les cellules et les ont placées dans un environnement adapté pour les aider à grandir pendant environ une semaine. Ça a donné le temps aux cellules de mûrir avant de les exposer à un manque d'oxygène simulé.
Une fois que les cellules étaient prêtes, ils leur ont soumis à de faibles niveaux d'oxygène et ont surveillé comment elles géraient le stress. Les scientifiques ont ensuite traité certaines des cellules avec des cellules souches spéciales pour voir si elles pouvaient aider les cellules cérébrales stressées à récupérer.
Préparation des cellules souches
Les cellules souches utilisées dans les expériences provenaient de cordons ombilicaux, qui sont une source riche de ces cellules incroyables. Les chercheurs ont étendu ces cellules dans un labo jusqu'à avoir assez à travailler. Ils ont testé à la fois des cultures normales et des cultures qui ressemblaient davantage aux conditions trouvées dans le corps humain, c’est-à-dire des surfaces douces et des niveaux d'oxygène spécifiques.
Après avoir laissé les cellules grandir pendant un jour, ils ont collecté les substances que ces cellules souches ont libérées dans leur environnement, sachant que ces substances (le secretome) contiendraient la clé de leurs bénéfices potentiels.
L'insulte de la privation d'oxygène et de glucose
Quand les cellules cérébrales ont été soumises à cinq heures de faibles niveaux d'oxygène et de glucose, les chercheurs ont veillé à surveiller la situation de près. Ils ont remplacé le milieu par un autre dépourvu de glucose pour induire des conditions similaires à l'asphyxie à la naissance. Le groupe de contrôle, en revanche, était dans un environnement normal pour prospérer.
Après la privation d'oxygène, les chercheurs ont voulu voir comment les cellules cérébrales s'en étaient sorties. Ils ont regardé les niveaux de diverses protéines pour évaluer si le traitement par cellules souches aidait à restaurer des niveaux normaux dans ces cellules cérébrales.
Évaluation de la santé neuronale
Après que les cellules cérébrales aient été soumises aux conditions stressantes, les chercheurs ont effectué des tests pour examiner la santé des cellules. Ils ont confirmé que les cellules cérébrales privées d'oxygène n'étaient pas au top, comme l'indiquait la perte de marqueurs protéiques qui signifient une structure neuronale saine.
Les effets du traitement par cellules souches
Après avoir exposé les cellules cérébrales stressées au secretome provenant des cellules souches normales et spécialement préparées, les chercheurs ont remarqué des effets intéressants. Comparé au traitement par cellules souches normales, ceux traités avec le secretome spécialement préparé avaient moins de signes de mort cellulaire.
Grâce à des méthodes d'imagerie avancées et d'analyse, ils ont pu confirmer que le secretome aidait à garder les cellules cérébrales en meilleure santé, stabilisant leur structure même après un manque d'oxygène.
L'ingrédient secret : Analyse du secretome
En analysant le secretome, le mélange de substances libérées par les cellules souches, les chercheurs ont trouvé une véritable mine de protéines. Ils étaient particulièrement intéressés par celles qui pouvaient aider à restaurer les fonctions cellulaires. Beaucoup de protéines liées à la récupération après blessure, à la gestion de l'inflammation et à la santé globale des cellules ont été identifiées.
En comparant les effets du secretome spécialement préparé avec celui normal, les scientifiques ont pu mieux comprendre quelles protéines jouaient un rôle clé dans le processus de récupération. Cette analyse les a aidés à réaliser que ces substances riches en nutriments pouvaient jouer un rôle crucial dans la protection des cellules cérébrales.
Trouver un terrain d'entente : Mécanismes d'action
Après avoir étudié les résultats, les chercheurs ont réalisé que les deux types de traitements déclenchaient quelques réponses similaires dans les cellules cérébrales. Une des réponses principales impliquait une amélioration de la façon dont les protéines étaient fabriquées. Ces protéines jouent un rôle critique dans le maintien de la santé cellulaire, surtout après une blessure.
En particulier, une protéine spéciale appelée L13a, qui aide à réguler la fabrication d'autres protéines, était un acteur clé. C'était une découverte excitante car garder la production de protéines en équilibre est crucial pour la survie des cellules.
Mitochondries
Le rôle desLes mitochondries sont les centrales énergétiques des cellules, fournissant l'énergie nécessaire pour toutes les activités cellulaires. Les chercheurs ont découvert que le traitement avec le secretome spécial avait un impact sur ces petites usines d'énergie. En restaurant la fonction des protéines mitochondriales, le traitement spécial pourrait aider à prévenir la seconde vague de dommages souvent observée après une blessure initiale.
Les conséquences du traitement
Après avoir été traitées avec les différents Secretomes, les cellules cérébrales ont montré des signes de résilience. Elles étaient meilleures pour maintenir leurs formes et leurs connexions entre elles. Les effets positifs du secretome spécialement préparé étaient évidents dans la capacité des cellules cérébrales à restaurer leur fonctionnalité même après le traumatisme.
Et après ?
Le potentiel des cellules souches pour traiter des conditions comme l'asphyxie à la naissance est un domaine de recherche excitant. Les scientifiques sont impatients d'élargir ces découvertes dans de futures études pour mieux comprendre comment exploiter cette approche thérapeutique efficacement.
Des traitements innovants comme celui-ci pourraient mener à une meilleure prise en charge des nouveau-nés face aux conséquences de la privation d'oxygène à la naissance. Les chercheurs continuent d'explorer des moyens de peaufiner les traitements par cellules souches pour qu'ils fonctionnent encore mieux dans les milieux cliniques.
En résumé, même si l'asphyxie à la naissance peut conduire à des défis significatifs pour les nouveau-nés, des traitements prometteurs sont en vue. La compréhension de la manière dont les cellules souches et leur secretome peuvent protéger et améliorer la santé cérébrale est en pleine expansion, ouvrant la voie à de meilleurs résultats à l'avenir.
Titre: Physioxia-modulated mesenchymal stem cells secretome has higher capacity to preserve neuronal network and translation processes in hypoxic-ischemic encephalopathy in vitro model
Résumé: Hypoxic-ischemic encephalopathy (HIE) is one of the leading causes of child death worldwide. Most of the survivors develop various neurological diseases, such as cerebral palsy, seizures, and/or motor and behavioral problems. HIE is caused by an episode of perinatal asphyxia, which interrupts the blood supply to the brain. Due to its high energy demands, this interruption initiates glutamate excitotoxic pathways, leading to cell death. Umbilical cord mesenchymal stem cells (UC-MSCs) are gaining attention as a promising complement to the current clinical approach, based on therapeutic hypothermia, which has shown limited efficacy. Previous data have shown that priming MSCs under physiological culture conditions, namely soft platforms (3kPa) - mechanomodulated - or physiological oxygen levels (5% O2) - physioxia - leads to changes in the cellular proteome and their secretome. To evaluate how exposing MSCs to these culture conditions could impact their therapeutic potential, physiologically primed UC-MSCs or their secretome were added to an in vitro HIE model using cortical neurons primary cultures subjected to oxygen and glucose deprivation (OGD) insult. By comparing the neuronal proteome of sham, OGD insulted, and OGD-treated neurons, it was possible to identify proteins whose levels were restored in the presence of UC-MSCs or their secretome. Despite the different approaches that differentially altered UC-MSCs proteome and secretome, the effects converged on the re-establishment of the levels of proteins involved in translation mechanisms (such as the 40S and 60s ribosomal subunits), possibly stabilizing proteostasis, which is known to be essential for neuronal recovery. Interestingly, treatment with the secretome of UC-MSC modulated under physioxic conditions sustained part of the neuronal network integrity and modulated several mitochondrial proteins, including those proteins involved in ATP production. This suggests that the unique composition of the physioxia-modulated secretome may offer a therapeutical advantage in restoring essential cellular processes that help neurons maintain their function, compared to traditionally expanded UC-MSCs. These findings suggest that both the presence of UC-MSCs and their secretome alone can influence multiple targets and signaling pathways, collectively promoting neuronal survival following an OGD insult.
Auteurs: Inês Caramelo, Sandra I. Anjo, Vera M. Mendes, Ivan L. Salazar, Alexandra Dinis, Carla M.P. Cardoso, Carlos B. Duarte, Mário Grãos, Bruno Manadas
Dernière mise à jour: 2024-11-27 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.26.625525
Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.26.625525.full.pdf
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.
Merci à biorxiv pour l'utilisation de son interopérabilité en libre accès.