Microglies : Acteurs Clés de la Santé et des Maladies Rétiniennes

Les Microglies sont des cellules immunitaires spéciales qu'on trouve dans le système nerveux central (SNC), ce qui inclut le cerveau et la moelle épinière. Ces cellules sont super importantes pour le développement et la santé des neurones et des vaisseaux sanguins. Elles aident à garder des connexions normales entre les cellules nerveuses et à assurer un environnement équilibré dans le cerveau. Elles jouent aussi un rôle crucial dans la gestion des réponses immunitaires dans le cerveau. Mais quand des maladies surviennent, les microglies peuvent contribuer à la progression de diverses maladies rétiniennes comme la dégénérescence maculaire liée à l'âge, le glaucome, la rétinopathie diabétique et l'uvéite.

#Microglies en santé et maladie

Dans des conditions normales, les microglies sont réparties dans la rétine, surtout dans des couches spécifiques. Elles surveillent constamment les changements dans leur environnement grâce à leurs prolongements. Leur présence est essentielle pour le bon fonctionnement de la rétine, en veillant à ce que les connexions entre les cellules soient bien entretenues. Quand tout va bien, les microglies maintiennent leur nombre stable en se renouvelant lentement. Mais en cas de maladie, cet équilibre peut être perturbé, ce qui entraîne l'activation, le déplacement et l'augmentation du nombre de microglies. La récupération de la rétine après une blessure ou une perturbation implique à la fois la multiplication des microglies existantes et l'arrivée de nouvelles cellules immunitaires de l'extérieur de la rétine.

Des recherches ont montré que dans les cas moins graves, les microglies de la rétine peuvent maintenir leur population grâce à une division locale et un déplacement. Mais dans les cas graves avec des dommages ou infections importants, des cellules immunitaires supplémentaires du sang viennent aider. Cette capacité à accepter ces nouvelles cellules suggère que remplacer les microglies endommagées par de nouvelles et saines pourrait être une option de traitement efficace. Des études sur des animaux ont montré que prévenir une activation excessive des microglies peut être bénéfique après des blessures rétiniennes, soutenant l'idée de remplacer les microglies dysfonctionnelles par des plus saines.

#Différences entre les microglies humaines et murines

La plupart des recherches sur les microglies ont été réalisées sur des modèles murins. Cependant, il existe des différences significatives entre les microglies de souris et celles des humains en termes de génétique et de fonction. Certains gènes liés à la maladie d'Alzheimer chez les humains ne sont pas présents chez les souris. De plus, beaucoup des gènes associés au risque d'Alzheimer montrent moins de 70 % de similarité entre les humains et les souris. En outre, les niveaux de certaines protéines et substances inflammatoires diffèrent entre les deux espèces. À cause de ces différences, les résultats des études sur les souris ne s'appliquent pas toujours directement aux humains, ce qui souligne la nécessité de plus de recherches basées sur l'humain.

#Microglies humaines à partir de cellules souches

Pour mieux étudier les microglies humaines, les chercheurs ont essayé d'extraire ces cellules des tissus humains. Cependant, des défis comme la disponibilité limitée d'échantillons et les changements rapides des microglies lorsqu'elles sont isolées compliquent ces efforts. Une alternative qui a gagné en popularité est l'utilisation de cellules souches pluripotentes induites (iPSCs) pour créer des microglies en laboratoire. Cette méthode permet de générer beaucoup de cellules avec des antécédents génétiques connus. Ces microglies humaines cultivées en laboratoire peuvent ensuite être utilisées dans diverses études, y compris leur Transplantation dans des modèles murins pour observer leur comportement et leurs fonctions.

Dans cette recherche, une méthode pour cultiver des microglies dérivées des iPSCs a été suivie. L'équipe a examiné comment ces cellules se développaient en étudiant leur expression génique et protéique. Ils ont également examiné leurs réponses à l'Inflammation et leur capacité à consommer des débris. Par la suite, ils ont transplanté ces microglies humaines dans les Rétines de souris adultes pour voir si elles pouvaient s'intégrer et fonctionner correctement.

#Caractérisation des microglies humaines dérivées des iPSCs

Pour créer des microglies humaines, cinq lignées d'iPSCs différentes ont été utilisées. La méthode pour différencier ces cellules était basée sur les protocoles existants utilisés pour les cellules microgliales murines. Le processus a impliqué plusieurs étapes, commençant par la formation de corps embryonnaires, suivie par la génération de cellules progénitrices myéloïdes, et enfin la maturation des microglies. Les microglies obtenues ont montré une forte expression de marqueurs microgliaux spécifiques, confirmant qu'elles s'étaient correctement développées.

Le profil d'expression génique a été comparé entre les nouvelles microglies formées et les cellules progénitrices myéloïdes. L'analyse a montré des augmentations significatives dans l'expression des gènes spécifiques aux microglies, ainsi que des gènes impliqués dans l'inflammation et les réponses immunitaires. Cela a indiqué que les microglies différenciées étaient fonctionnelles et présentaient des comportements similaires à ceux des microglies natives.

#Réponses inflammatoires et fonction phagocytaire

Les microglies jouent des rôles cruciaux dans l'inflammation et le processus d'engloutissement des débris. Pour évaluer ces fonctions, le laboratoire a testé les microglies dérivées des iPSCs avec des lipopolysaccharides (LPS), qui déclenchent l'inflammation. Après l'exposition aux LPS, les chercheurs ont observé des augmentations substantielles des marqueurs inflammatoires comme IL6, IL1β et TNFα, confirmant que les microglies humaines dérivées des iPSCs pouvaient répondre efficacement aux stimuli inflammatoires.

L'équipe a également évalué la capacité phagocytaire de ces microglies en leur présentant diverses particules, comme des E. coli et des segments externes de photorécepteurs. Les microglies ont démontré une capacité à engloutir rapidement ces particules, montrant des changements dans leur structure à mesure qu'elles internalisaient les matériaux.

#Transplantation de microglies dans des souris

Pour tester si ces microglies humaines dérivées des iPSCs pouvaient fonctionner dans un organisme vivant, elles ont été transplantées dans les rétines de souris spécialement élevées sans leurs propres microglies. Avant la transplantation, les microglies rétiniennes natives chez les souris ont été réduites de manière significative à l'aide d'un inhibiteur de CSF1R. Les microglies humaines ont été injectées dans l'espace juste en dessous de la rétine.

Les résultats ont montré que les microglies humaines transplantées s'intégraient bien dans la rétine des souris et semblaient adopter la forme et l'arrangement typiques des microglies natives. Elles sont restées dans la rétine pendant une période prolongée, indiquant une intégration réussie et la capacité de répondre aux signaux locaux.

De plus, les microglies transplantées n'ont pas causé de réactions nocives chez les souris hôtes. Elles ont montré une distribution et une morphologie normales, suggérant qu'elles pouvaient coexister avec les microglies murines natives et répondre aux blessures de manière similaire.

#Réponse à la blessure

Pour évaluer les effets à long terme et la fonctionnalité des microglies humaines transplantées, les chercheurs ont induit des dommages à l'épithélium pigmentaire rétinien (EPR) chez les souris. Suite à cette blessure, les microglies humaines ont migré de la rétine vers les zones blessées, tout comme les microglies natives le feraient. Certaines de ces cellules ont proliféré, indiquant qu'elles pouvaient réagir dynamiquement aux blessures dans l'environnement rétinien.

Les microglies humaines transplantées ont été observées en train d'internaliser des débris de photorécepteurs après la blessure à l'EPR, démontrant encore leur similarité fonctionnelle avec les microglies rétiniennes natives. Cette capacité de migration et de phagocytose est cruciale pour maintenir la santé dans la rétine, surtout en cas de blessure.

#Conclusion

Les microglies sont des gardiens essentiels du système nerveux central, contribuant à sa maintenance et à sa réponse aux blessures. Les recherches utilisant des microglies humaines dérivées d'iPSCs ont montré des résultats prometteurs pour comprendre ces cellules et leur potentiel en médecine régénérative. La capacité à générer ces cellules en laboratoire offre une opportunité excitante pour développer de nouveaux traitements pour les maladies rétiniennes, là où les méthodes traditionnelles ont échoué.

Alors que les chercheurs continuent d'explorer les rôles et les fonctions des microglies humaines, surtout dans le contexte des maladies, il devient de plus en plus clair que ces cellules détiennent la clé pour comprendre et potentiellement atténuer une gamme de troubles du système nerveux central. Les avancées dans l'utilisation de microglies dérivées des iPSCs ouvrent la voie à des thérapies innovantes qui peuvent aider à restaurer la santé et la fonctionnalité dans la rétine et au-delà.