Une équipe de chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) a franchi un cap décisif en médecine régénérative. Ils sont parvenus à convertir directement des cellules de peau en neurones fonctionnels, sans passer par l’étape intermédiaire des cellules souches. Une prouesse scientifique offrant de nouveaux espoirs pour le traitement des maladies neurodégénératives et des lésions de la moelle épinière.
Jusqu’ici, la production de cellules souches à visée thérapeutique reposait principalement sur le recours aux cellules souches pluripotentes induites (iPSC), une technique mise au point en 2006 par des chercheurs japonais. Cette découverte, qui leur a valu le prix Nobel de médecine en 2012, permet de reprogrammer des cellules adultes en cellules souches, avant de les différencier en divers types cellulaires. Mais cette approche reste limitée par une efficacité modérée et des risques de dérives cellulaires.
L’innovation des chercheurs du MIT, sous la direction de Katie Galloway, repose sur une approche radicalement différente. Plutôt que de repasser par l’état de cellule souche, leur technique permet une conversion directe des cellules de peau en neurones moteurs. « L’un des défis majeurs de la reprogrammation cellulaire est d’éviter les blocages dans des états intermédiaires », explique la biologiste dans un communiqué du MIT. « Notre approche contourne totalement ce problème en allant directement d’une cellule somatique à un neurone moteur ».
L’efficacité de cette méthode surpasse largement celles des méthodes existantes. Pour chaque cellule de peau transformée, les chercheurs ont obtenu plus de dix cellules cérébrales fonctionnelles, soit un rendement exceptionnel dépassant 1 000 %. Ce chiffre représente une avancée inédite dans la capacité à produire des neurones en laboratoire.
Un processus de conversion optimisé
Les méthodes classiques de reprogrammation cellulaire utilisent des gènes codant pour des facteurs de transcription introduits dans la cellule via des vecteurs viraux. Pour leur nouvelle approche, les chercheurs du MIT ont expérimenté différentes combinaisons avant d’identifier une formule optimale.
Après de nombreux essais, Nathan Wang, doctorant et auteur principal des travaux, a retenu une combinaison de trois facteurs – NGN2, ISL1 et LHX3 – qui permet la conversion avec une efficacité inégalée. Un second vecteur viral a été employé pour stimuler la prolifération cellulaire en amont, une stratégie qui s’est révélée déterminante.
« Si l’on exprime ces facteurs de transcription dans des cellules non prolifératives, les taux de conversion restent faibles. Mais en stimulant d’abord la prolifération, les cellules deviennent beaucoup plus réceptives à la transformation », détaille Galloway.
Des neurones pleinement fonctionnels
L’équipe du MIT a testé sa technique sur des cellules de peau de souris, avec des résultats prometteurs. Les neurones obtenus présentaient une activité électrique et une signalisation calcique comparables à celles de neurones naturels. Greffés dans le cerveau de souris vivantes, ils ont semblé établir des connexions avec d’autres cellules nerveuses. Les détails sont présentés dans deux études distinctes, toutes deux publiées dans la revue Cell Systems.
La méthode a également été testée sur des cellules humaines, bien que l’efficacité reste pour l’instant plus modeste – entre 10 et 30 %. Ce chiffre correspond au taux de conversion des cellules de peau humaines en neurones, un résultat déjà nettement supérieur aux premières tentatives de reprogrammation cellulaire. Des recherches sont en cours pour améliorer ce taux.
Des applications thérapeutiques prometteuses
Si cette approche venait à être transposée en clinique, elle pourrait permettre de produire en laboratoire des neurones destinés aux patients atteints de sclérose latérale amyotrophique (SLA), afin d’améliorer leur contrôle moteur. À terme, cette technique pourrait être appliquée à d’autres types cellulaires, ouvrant des perspectives dans le traitement de diverses pathologies neurologiques, dont la sclérose en plaques.
L’un des principaux défis des thérapies actuelles est la disponibilité limitée des cellules nerveuses cultivées in vitro. Des essais cliniques sont en cours pour greffer des neurones dérivés d’iPSC chez des patients atteints de SLA, mais leur échelle reste contrainte par la quantité de cellules obtenues. L’approche développée par le MIT pourrait lever cet obstacle et transformer la prise en charge des maladies neurodégénératives.
Vers des essais cliniques ?
Les prochaines étapes de la recherche viseront à évaluer la capacité des neurones convertis à s’intégrer durablement dans les circuits neuronaux existants. Les chercheurs envisagent notamment d’implanter ces cellules directement dans la moelle épinière, un pas important vers d’éventuelles applications thérapeutiques.
Toutefois, plusieurs défis demeurent. L’efficacité de conversion pour les cellules humaines doit encore être améliorée, et des études approfondies seront nécessaires pour garantir la stabilité et la sécurité des neurones obtenus. Si ces obstacles sont surmontés, cette avancée pourrait nettement améliorer l’approche de traitement des maladies neurologiques et propulser la médecine régénérative.