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Le système olfactif : Une fenêtre sur la santé du cerveau

Explorer le lien entre l'odorat et les maladies neurologiques.

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Le Système olfactif, qui nous permet de sentir, n'est pas juste là pour flairer des cookies tout frais ou des odeurs bizarres. Il joue aussi un rôle super important dans notre compréhension de certaines conditions médicales et maladies du cerveau. Comme ce système est étroitement lié au cerveau, des soucis avec notre sens de l'odorat peuvent indiquer des problèmes de santé sous-jacents, comme Alzheimer, Parkinson, la sclérose en plaques et la schizophrénie. En fait, les difficultés à sentir apparaissent souvent avant d'autres symptômes, ce qui en fait un signe avant-coureur.

L'odeur et l'influence environnementale

Le système olfactif est particulièrement sensible à ce que nous respirons de notre environnement. C’est parce qu'il entre en contact direct avec des particules d'air, qui peuvent inclure des substances nocives comme des toxines et des germes. La partie du système olfactif responsable de ça se trouve en haut de notre nez, et ses courtes connexions nerveuses font que les éléments nuisibles peuvent facilement atteindre le cerveau.

Pas mal de maladies qui touchent le cerveau peuvent être liées à des éléments environnementaux. Par exemple, des études ont trouvé des liens entre des Maladies neurodégénératives comme Alzheimer et certains facteurs de notre environnement, comme la pollution de l'air et les pesticides. Fait intéressant, des activités comme le golf, la chasse et le jardinage montrent un risque plus élevé de développer des conditions comme la sclérose latérale amyotrophique (SLA). Ça suggère que ce que nous faisons et l'environnement dans lequel nous vivons peuvent vraiment impacter notre santé cérébrale.

Le lien entre dysfonctionnement olfactif et maladie de Parkinson

En particulier, les problèmes d'odorat peuvent survenir bien avant l'apparition des symptômes physiques de la maladie de Parkinson. Ça veut dire que si quelqu'un perd son sens de l'odorat, ça pourrait être un signe précoce que quelque chose ne va pas dans son système olfactif. Certaines recherches ont montré qu'une protéine appelée α-synucléine, connue pour son rôle dans Parkinson, se trouve dans le système olfactif. Ça met en avant l'importance d'étudier ce système pour en apprendre plus sur la maladie.

Structure de l'Épithélium olfactif

L'épithélium olfactif est comme une couche spéciale en haut de ta cavité nasale. Il contient différents types de cellules qui bosse ensemble pour t'aider à sentir. Certaines de ces cellules sont similaires à celles de ton système respiratoire, mais l'épithélium olfactif a plus de connexions nerveuses. Les chercheurs utilisent des techniques spéciales pour examiner cette zone de près, ce qui leur permet de voir comment diverses cellules nerveuses sont agencées et comment elles fonctionnent.

Parmi les cellules présentes, on a les Neurones sensoriels olfactifs (NSOs) qui sont responsables de la détection des odeurs. Ils s'étendent dans une fine couche de mucus où ils captent les odeurs dans l'air. Les axones ou prolongements nerveux de ces neurones forment des faisceaux qui mènent au cerveau, te permettant de reconnaître différentes senteurs.

Les cellules spéciales dans l'épithélium olfactif

Dans l'épithélium olfactif, il y a différents types de cellules, y compris des cellules sustentaculaires, qui soutiennent les NSOs, et des cellules basales, qui agissent comme source de nouvelles cellules. Ces cellules basales peuvent changer et aider à remplacer d'autres cellules dans l'épithélium olfactif si elles sont endommagées. Quand il y a une blessure dans cette zone, ces cellules se mettent en marche et aident à réparer le tissu.

Les chercheurs ont aussi utilisé de nouvelles méthodes pour faire croître des cellules de cette partie du corps dans des plats de laboratoire, ce qui les aide à étudier comment la pollution de l'air affecte ces cellules et comment elles réagissent aux infections. Cependant, les modèles actuels sont limités dans leur capacité à imiter pleinement l'environnement naturel du système olfactif.

Introduction aux organoïdes olfactifs

Pour faire avancer la recherche, les scientifiques développent maintenant des modèles ‘organe-sur-puce’ appelés organoïdes olfactifs. Ce sont de petites structures cultivées en laboratoire qui imitent l'épithélium olfactif et contiennent divers types de cellules que l'on trouve dans cette zone, y compris les neurones super importants. Ces organoïdes permettent aux chercheurs d'étudier comment le système olfactif pourrait réagir à différents facteurs environnementaux ou maladies.

Créer ces organoïdes n'est pas simple ; ça nécessite un mélange spécial de solutions de croissance et des conditions qui permettent aux cellules de se rassembler et de former une mini version de l'épithélium olfactif. Les scientifiques ont découvert que ces organoïdes peuvent montrer des propriétés similaires aux tissus olfactifs natifs, ce qui les rend utiles pour diverses expériences.

Le processus de création d'organoïdes olfactifs

Le processus d'isolement et de culture des cellules de l'épithélium olfactif est assez complexe. D'abord, les chercheurs doivent soigneusement disséquer l'épithélium olfactif de souris. Une fois obtenu, les cellules sont traitées avec différentes enzymes pour les séparer puis cultivées dans des conditions spécifiques pour encourager la croissance. Ça peut prendre quelques semaines, pendant lesquelles les cellules se multiplient et commencent à former des structures ressemblant à l'épithélium olfactif d'origine.

Après une période de croissance, ces organoïdes peuvent être examinés pour vérifier la présence de marqueurs spécifiques qui montrent les types de cellules qu'ils contiennent. Certaines cellules peuvent montrer des signes d'être des neurones, tandis que d'autres pourraient ressembler aux cellules de soutien dans la couche épithéliale. Cette analyse détaillée aide les scientifiques à comprendre comment ces organoïdes se développent et leur potentiel pour étudier des maladies.

Étudier les maladies neurodégénératives avec des organoïdes

La recherche utilisant des organoïdes olfactifs a ouvert de nouvelles perspectives pour étudier des conditions comme la maladie de Parkinson. Par exemple, les scientifiques peuvent observer comment certaines protéines liées à ces maladies se comportent dans les organoïdes. La présence de α-synucléine, qui est un acteur clé dans Parkinson, peut être testée pour étudier comment elle affecte le système olfactif et si elle contribue à l'initiation de la maladie.

De plus, les organoïdes peuvent être exposés à différents virus pour voir comment ils réagissent. Par exemple, les chercheurs ont infecté ces organoïdes avec un virus spécifique pour examiner comment il pourrait affecter les cellules olfactives. Cette approche permet aux scientifiques d'en apprendre plus sur comment les infections pourraient influencer le cerveau au fil du temps.

Une solution potentielle pour les études environnementales

Un des principaux avantages d'utiliser des organoïdes olfactifs est leur capacité à imiter les tissus humains tout en étant accessibles pour des études. Ça peut aider à clarifier l'impact des expositions environnementales, qui sont souvent difficiles à étudier dans un système vivant. Au lieu d'essayer de faire des connexions avec des preuves indirectes issues de personnes, les chercheurs peuvent utiliser ces organoïdes pour voir les effets directs des polluants ou des infections sur la santé neuronale.

En examinant comment ces organoïdes réagissent à différentes conditions, les scientifiques peuvent mieux comprendre les liens entre notre environnement et la santé du cerveau. Ils peuvent aussi tester comment différents facteurs contribuent au développement de maladies.

L'avenir des organoïdes olfactifs

Alors que les chercheurs continuent de perfectionner les techniques pour créer des organoïdes olfactifs, les utilisations potentielles de ces modèles s'élargissent. Ils pourraient aider à développer de meilleures façons d'étudier non seulement Parkinson, mais aussi d'autres maladies neurologiques. L'espoir est que ces organoïdes puissent fournir une image plus claire de la manière dont les troubles cérébraux se développent et comment ils peuvent être traités ou prévenus.

De plus, les scientifiques visent à appliquer ces méthodes aux cellules humaines un jour, permettant des études encore plus directes sur comment les facteurs environnementaux affectent notre santé. Cette avancée pourrait ouvrir la voie à des percées pour comprendre les interactions complexes entre notre génétique et les divers facteurs que nous rencontrons dans notre environnement.

Conclusion

Le système olfactif est plus qu’un simple portail agréable pour profiter des senteurs. C'est une partie vitale de notre santé, étroitement liée à la fonction cérébrale. En développant des organoïdes olfactifs, les chercheurs ont fait un pas excitant vers le déverrouillage des mystères des maladies neurologiques et de l'impact de nos environnements sur la santé cérébrale. Avec une exploration continue dans ce domaine, on peut espérer un futur où on comprend mieux comment protéger nos cerveaux des influences néfastes et améliorer la santé globale. Alors, la prochaine fois que tu sens quelque chose, souviens-toi : il se passe beaucoup plus de choses qu'on ne le pense !

Source originale

Titre: A Protocol for Neuralized Murine Olfactory Organoids

Résumé: Chronic olfactory dysfunction can be associated with parkinsonism, dementia, demyelinating disorders and schizophrenia. The olfactory epithelium (OE) represents an interface between the environment and the central nervous system. Mounting evidence implicates environmental factors in neurodegenerative disease processes, necessitating investigations into their interactions with the hosts genome. In Parkinson disease, hyposmia often precedes motor symptoms, raising the possibility that the OE could be involved in disease initiation. We previously demonstrated abundant -synuclein expression in mammalian OE as well as aggregate formation in the olfactory nerve. Current in vitro models of OE are limited, relying primarily on post-mitotic cultures established from biopsies. To address this gap, we present a method for generating olfactory organoids of OE from adult mice. These organoids comprise neuronal and non-neuronal cell types, including sustentacular cells, thus encompassing structural elements of OE in situ. Expression of the olfactory sensory neuron marker OMP and Parkinsons-linked -synuclein was also detected in olfactory organoids, highlighting their potential usefulness to mechanistic research. We established OE organoids that were kept in culture for up to 3 weeks. In addition, we inoculated organoids with the neurotropic vesicular stomatitis virus to model infections. We conclude that this olfactory organoid model system offers a new platform for studying airborne environmental factors in their interactions with a genetically defined host; this, to study OE biology and enable the exploration of disease processes within olfactory tissue.

Auteurs: Alp Ozgun, Priya Suman, Josée Coulombe, Earl G. Brown, Julianna J. Tomlinson, John M. Woulfe, Michael G. Schlossmacher

Dernière mise à jour: Oct 31, 2024

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.29.620938

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.29.620938.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.

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