Une étude cartographie comment la stimulation cérébrale modifie les gènes dans les tissus humains vivants

Pour la première fois, des chercheurs ont cartographié la manière dont la stimulation cérébrale profonde modifie l'expression des gènes au sein de différents types de cellules dans des tissus cérébraux humains vivants, une étape qui pourrait ouvrir de nouvelles voies pour traiter le déclin cognitif.

Du tissu du patient à la carte moléculaire

Dans une étude publiée mercredi dans Nature, des scientifiques de UCLA Health et du centre médical Southwestern de l'Université du Texas ont utilisé des tissus du cortex temporal humain donnés, maintenus en vie en laboratoire pendant plusieurs jours après leur ablation chirurgicale, pour appliquer des modèles de stimulation électrique ressemblant à la stimulation cérébrale profonde, puis pour suivre les conséquences moléculaires à une résolution unicellulaire.uclahealth+1

La stimulation cérébrale profonde, qui délivre des impulsions électriques via des dispositifs implantés, est déjà utilisée pour traiter la maladie de Parkinson et le trouble obsessionnel-compulsif. Mais ses effets sur les différents types de cellules du cerveau humain, et les gènes que ces cellules activent en réponse, n'avaient jusqu'à présent été étudiés que sur des tissus animaux ou cultivés en laboratoire.neurosciencenews+1

L'équipe a développé ce qu'ils décrivent comme une "plateforme ex vivo" qui intègre la stimulation par réseau de microélectrodes avec un enregistrement neuronal simultané et une génomique à noyau unique. Après la stimulation, les cellules cérébrales sont devenues plus synchronisées dans leur décharge, un modèle associé à la formation de la mémoire. Les chercheurs ont ensuite isolé les noyaux cellulaires individuels et catalogué l'activité génétique de chaque type de cellule.genengnews+1

Les astrocytes participent à la réponse

Parmi les découvertes les plus notables de l'étude, on note que les astrocytes, des cellules de soutien non neuronales, ont activé leurs propres programmes génétiques distincts pendant la stimulation, indépendamment des réponses neuronales. Les neurones et les astrocytes ont chacun activé des ensembles de gènes distincts, ce qui suggère que la stimulation cérébrale profonde engage de vastes réseaux glio-neuronaux plutôt que de simplement déclencher une décharge électrique dans les neurones seuls.genengnews+1

Les chercheurs ont également validé leurs résultats de laboratoire en les comparant à des tissus provenant de patients ayant subi une stimulation cérébrale profonde clinique avant l'opération, confirmant que des modèles d'expression génique similaires se produisent à l'intérieur du cerveau vivant.medicalxpress+1

Vers des thérapies de précision

"En comprenant exactement quels gènes s'activent dans quelles cellules pendant la stimulation, nous pouvons commencer à concevoir des approches plus précises de la stimulation cérébrale profonde et potentiellement renforcer cette stratégie clinique avec des thérapies pharmacologiques pour aider à ralentir le déclin cognitif", a déclaré l'auteure principale Genevieve Konopka, directrice du département de neurobiologie à UCLA Health.uclahealth+1

Les chercheurs ont reconnu que des travaux supplémentaires sont nécessaires pour comprendre les effets de la stimulation à long terme, la manière dont les cellules activées influencent leurs voisines et comment les régions cérébrales plus profondes, plus difficiles à obtenir auprès de donneurs vivants, réagissent au niveau moléculaire.medicalxpress