New 4D Brain Map Reveals Potential Warning Signs of Multiple Sclerosis

Press release

Jeudi 27 février 2025

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Une étude du NIH révèle les principaux acteurs sous-jacents à l’apparition et à la réparation de la maladie.

En utilisant un modèle animal de sclérose en plaques (SEP), des chercheurs des National Institutes of Health (NIH) ont créé une carte cérébrale en quatre dimensions qui révèle comment se forment des lésions similaires à celles observées dans la SEP humaine. Ces résultats, publiés dans Science, ouvrent une fenêtre sur l’état précoce de la maladie et pourraient aider à identifier des cibles potentielles pour les traitements de la SEP et la réparation des tissus cérébraux.

Les chercheurs, dirigés par le chercheur postdoctoral Jing-Ping Lin, Ph.D., et le chercheur principal Daniel S. Reich, MD, Ph.D., tous deux au National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS) du NIH, ont combiné l’imagerie IRM répétée avec l’analyse des tissus cérébraux, y compris l’expression des gènes, pour suivre l’apparition et le développement de lésions de type SEP. Ils ont découvert une nouvelle signature IRM qui peut aider à détecter les régions du cerveau à risque de lésions des semaines avant l’apparition de lésions visibles. Français Ils ont également identifié des « microenvironnements » dans le tissu cérébral affecté en se basant sur des modèles observés de fonction neuronale, d’inflammation, de réponses immunitaires et de cellules de soutien, d’expression génétique et de niveaux de dommages et de réparation.

« Identifier les premiers événements qui se produisent après l’inflammation et distinguer ceux qui sont réparateurs de ceux qui sont dommageables, peut potentiellement nous aider à identifier plus tôt l’activité de la maladie de la SEP et à développer des traitements pour ralentir ou arrêter sa progression », a déclaré le Dr Reich.

La SEP est causée par le système immunitaire de l’organisme qui attaque la gaine protectrice des fibres nerveuses, appelée myéline. Cela conduit à une inflammation, à la perte de myéline et à la formation de « lésions » ou « plaques » dans le tissu cérébral. La plupart des connaissances sur la progression de la SEP proviennent de l’analyse de tissus cérébraux humains post-mortem, généralement obtenus des décennies après le début initial de la maladie. Cela signifie qu’il manque les premiers changements qui se sont produits avant l’apparition des symptômes.

Pour imiter les conditions du cerveau humain, les chercheurs ont choisi de ne pas utiliser de modèle de souris pour la SEP, mais d’avancer plutôt un modèle qui utilise le ouistiti, un primate non humain. Comparé au cerveau de souris, le ouistiti et le cerveau humain ont un rapport plus élevé de matière blanche (les « fils » du cerveau) à matière grise (les corps cellulaires neuronaux). Le modèle du ouistiti crée de multiples lésions qui ressemblent étroitement à celles observées dans la SEP humaine et qui peuvent être suivies en temps réel à l’aide de l’imagerie IRM. Comme ces lésions peuvent être induites expérimentalement, le modèle offre un aperçu des premiers stades de l’inflammation et des réponses immunitaires qui conduisent à une démyélinisation de type SEP.

L’un des acteurs clés identifiés était un type spécifique d’astrocytes, l’un des types de cellules de soutien du cerveau, qui active un gène appelé SERPINE1 ou inhibiteur de l’activateur du plasminogène-1 (PAI1). Ils ont trouvé des astrocytes exprimant SERPINE1 dans les bordures vulnérables du cerveau avant que des dommages visibles ne se produisent, se regroupant près des vaisseaux sanguins et des ventricules remplis de liquide du cerveau et signalant les futures zones de développement des lésions. Ces astrocytes semblent également influencer le comportement d’autres cellules proches de la zone de la lésion, notamment la capacité des cellules immunitaires à pénétrer dans le cerveau et à contribuer à l’inflammation, ainsi que les cellules précurseurs impliquées dans la réparation de la myéline.

Étant donné que les astrocytes exprimant SERPINE1 s’accumulent aux bords des lésions en croissance, où les dommages se produisent mais où la guérison commence également, leur double rôle potentiel dans la coordination des signaux qui pourraient conduire soit à la réparation des tissus, soit à d’autres dommages était une pliure inattendue qui nécessitera une étude plus approfondie. Il est possible que les premières réponses fassent partie d’un mécanisme de protection qui devient submergé à mesure que la blessure progresse. Il est également possible que le même mécanisme puisse lui-même devenir à l’origine de la maladie.

« Si l’on imagine un fort assiégé, les murs pourraient initialement retenir l’attaque », a déclaré le Dr Reich. « Mais si ces murs sont brisés, toutes les défenses à l’intérieur peuvent être retournées contre le fort lui-même. »

Ces résultats peuvent également avoir des implications pour les lésions cérébrales au-delà de ce qui est observé dans la SEP. Bien qu’il existe différents types de lésions cérébrales focales, notamment les lésions cérébrales traumatiques, les accidents vasculaires cérébraux, l’inflammation et l’infection, il existe un nombre limité de façons dont les tissus peuvent réagir aux lésions. En fait, bon nombre des réactions observées ici à l’inflammation, au stress et aux lésions tissulaires sont susceptibles d’être communes à tous les types de lésions, et la carte cérébrale créée dans cette étude peut servir de ressource pour permettre des comparaisons dans un contexte plus humain.

Les équipes scientifiques construisent un nouveau modèle d’une autre maladie auto-immune affectant les frontières du cerveau. Ils cherchent également à élargir leur ensemble de données pour inclure des animaux âgés, ce qui pourrait aider à améliorer notre compréhension de la SEP progressive, un état pathologique présentant un besoin thérapeutique important et non satisfait.

Cette étude a été financée en partie par le programme de recherche intramural du NIH avec le soutien supplémentaire de la Dr. Miriam and Sheldon G. Adelson Medical Research Foundation et de la National Multiple Sclerosis Society.

About the National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS): The NINDS is the nation's largest funder of brain and nervous system research. NINDS's mission is to seek fundamental knowledge about the brain and nervous system and to use this knowledge to reduce the burden of neurological disease.

About the National Institutes of Health (NIH): NIH, the nation's medical research agency, comprises 27 institutes and centers and is part of the U.S. Department of Health and Human Services. NIH is the primary federal agency that conducts and supports basic, clinical, and translational medical research, studying the causes, treatments, and cures for common and rare diseases. For more information about NIH and its programs, visit www.nih.gov.

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