Nouvelles perspectives sur la livraison de gènes olfactifs

Le sens de l'odorat chez les mammifères est principalement géré par un tissu spécial dans le nez appelé Épithélium olfactif (EO). Ce tissu contient des cellules nerveuses spécifiques connues sous le nom de Neurones sensoriels olfactifs (NSOs). Ces neurones sont conçus pour détecter différentes odeurs dans l'air. Ils font ça grâce à des récepteurs spéciaux qui réagissent à divers produits chimiques dans l’environnement. Une fois que les NSOs captent les odeurs, ils envoient des signaux directement à une zone du cerveau appelée bulbe olfactif (BO). Cette connexion permet un lien clair entre ce que l'on sent et la manière dont notre cerveau traite ces odeurs.

Cette connexion aide non seulement à percevoir les odeurs mais ouvre aussi des possibilités d'étudier comment fonctionnent les NSOs, de délivrer des thérapies géniques ciblées et de modéliser des maladies qui touchent le nez et le cerveau. Une méthode explorée pour ces études implique un outil appelé virus associé à l'adénovirus, ou VAA. Cependant, il n’y a pas assez d’infos sur quel type de VAA est le meilleur pour cibler les NSOs.

Pour combler ce manque, des chercheurs ont utilisé des techniques d'imagerie avancées et une méthode appelée séquençage d'ARN à noyau unique (SnRNAseq) pour découvrir quels sérotypes de VAA sont les plus adaptés pour délivrer des gènes aux NSOs chez des souris vivantes.

#Aperçu de la recherche

Pour tester à quel point différents sérotypes de VAA peuvent atteindre les NSOs, les chercheurs ont créé un construct de gène qui inclut un marqueur rouge vif appelé TdTomato. Ils ont emballé ce marqueur dans 11 types différents de VAA connus pour fonctionner dans l’EO et les neurones. Les types de VAA comprenaient VAA1, VAA2, VAA5, VAA7, VAA8, VAA9, VAA-DJ/8, VAA-PhP.eB, VAA-PhP.S, VAA-rh10, et VAA-SCH9. Chaque type a été introduit dans trois souris mâles en utilisant une méthode qui consiste à appliquer le virus par le nez, permettant ainsi aux chercheurs d'étudier un total de 33 souris.

Après quatre semaines, les BO de ces souris ont été examinés pour voir combien de NSOs avaient absorbé le marqueur rouge. Les chercheurs ont concentré leur attention sur une couche spécifique du BO pour garantir des résultats précis, en évitant les signaux d'autres types de cellules autour des NSOs.

#Résultats clés de l'imagerie

Les images obtenues lors des expériences ont révélé que VAA1, VAA7, VAA-DJ/8, et VAA-rh10 étaient efficaces pour cibler les NSOs. Les chercheurs ont regardé combien de protéines de marqueur olfactif (OMP) étaient présentes par rapport au signal de TdTomato. Ils n'ont trouvé pas de différences significatives dans le total d'OMP entre les différents types de VAA, indiquant que le virus n'a pas nui aux NSOs ou à l’EO dans l'ensemble.

Parmi les quatre VAA efficaces, VAA1 a montré la meilleure capacité à exprimer le marqueur rouge aux terminaisons des NSOs, suggérant une haute efficacité de transduction. L'étape suivante a impliqué l'utilisation de snRNAseq pour obtenir un aperçu plus détaillé de la manière dont ces VAA pouvaient cibler différents types de cellules dans l’EO.

#Analyse de snRNAseq

Pour approfondir l'efficacité des quatre meilleurs candidats VAA à transduire les NSOs, les chercheurs ont créé quatre nouveaux constructs de VAA, chacun avec un code-barres unique pour identification lors de l'analyse. Ceux-ci ont été mélangés de manière égale et introduits dans des souris de type sauvage par la même méthode nasale. Après quatre semaines, l’EO a été collectée pour une analyse snRNAseq.

En utilisant des noyaux cellulaires de haute qualité, les chercheurs ont pu identifier divers types de cellules dans l’EO et voir quels sérotypes de VAA étaient plus efficaces pour cibler spécifiquement les NSOs. Ils ont confirmé l'identité de différents types de cellules, y compris les cellules basales horizontales, les cellules basales globuleuses, les NSOs immatures et matures, et d'autres.

L’analyse a indiqué que VAA1 avait la capacité globale la plus élevée d’atteindre les NSOs, mais VAA-DJ/8 a montré une capacité de ciblage plus précise vers les NSOs matures. Ce résultat est significatif parce qu'un ciblage précis signifie une livraison de gènes plus efficace dans les thérapies futures.

#Implications plus larges

Les résultats de l'étude ont des implications significatives pour la recherche future. Comprendre quels types de VAA fonctionnent le mieux pour cibler les NSOs peut conduire à des thérapies géniques plus efficaces pour des conditions qui affectent le sens de l'odorat, ou potentiellement même des maladies neurodégénératives comme Parkinson et Alzheimer qui peuvent influencer les fonctions cognitives liées au traitement olfactif.

De plus, la recherche contribue à une meilleure compréhension de la composition cellulaire de l’EO, fournissant des aperçus précieux sur la dynamique de la biologie olfactive.

#Résumé des méthodes

Dans cette étude, des souris mâles C57BL/6J ont été utilisées, en suivant des directives éthiques pour la recherche animale. Les souris ont été brièvement anesthésiées avant d'être inoculées par voie nasale avec des doses spécifiques de VAA. Après une période désignée, les bulbes olfactifs ont été collectés et préparés pour diverses analyses.

Pour l'imagerie, des sections du bulbe olfactif ont été préparées et colorées avec des anticorps pour visualiser la présence d'OMP et du marqueur TdTomato. Des techniques de microscopie avancées ont été utilisées pour capturer des images détaillées, suivies d'une analyse quantitative des signaux.

Pour le snRNAseq, l'isolement des noyaux a été effectué, et des processus soigneux ont été suivis pour le séquençage d'ARN afin d'assurer des données de haute qualité. Une analyse bioinformatique a été réalisée pour identifier la distribution des cellules VAA+ et déterminer l'efficacité de chaque sérotype à cibler des types cellulaires spécifiques.

#Conclusion

L'identification des sérotypes de VAA optimaux pour la transduction des NSOs est une étape cruciale dans l'avancement des stratégies de thérapie génique. En se concentrant sur des VAA spécifiques, les chercheurs peuvent améliorer leurs approches pour étudier les fonctions olfactives et développer des traitements ciblés pour des maladies apparentées. Une exploration plus poussée du paysage cellulaire et génétique du système olfactif continuera à informer le développement de nouvelles thérapies et dévoiler les complexités du sens de l'odorat.

À mesure que ce domaine progresse, comprendre comment utiliser efficacement les VAA ouvrira la voie à des solutions innovantes en sciences médicales, notamment pour traiter des conditions qui impactent les fonctions sensorielles et la santé cognitive. Les connaissances acquises grâce à ces études ouvrent la voie à de futures recherches et applications thérapeutiques visant à combler le fossé entre la biologie olfactive et les résultats de santé pratiques.