Un système de microdissection pour analyser des modifications moléculaires dans les troubles neurodégénératifs
Porteur du projet : Alexis Brice, Institut du Cerveau et de la Moelle épinière, Paris
Equipement financé : un système de microdissection laser Leica-LMD7000 semi-automatique et à haute résolution – 200 000 euros. Cet équipement est financé grâce à l’opération Rotary-Espoir en Tête 2009 et l’expertise scientifique est assurée par le Conseil scientifique de la FRC.
Titre du projet : Analyse de régions et types cellulaires spécifiques de changements pathologiques et moléculaires dans les troubles neurodégénératifs en utilisant un système de microdissection laser à haute résolution.
Le projet
En cas de troubles neurodégénératifs, tels que la maladie de Parkinson, la sclérose latérale amyotrophique (SLA) et la maladie d’Alzheimer, des régions cérébrales et des types de cellules neuronales spécifiques sont affectées. Cependant, l’analyse de ces maladies est compliquée par la grande complexité du système nerveux et par les nombreux types cellulaires impliqués. Ainsi, les avancées dans la compréhension des pathologies dépendent largement de la capacité à isoler des sous-régions ou des types de cellules affectées afin d’étudier spécifiquement les éléments impliqués dans la maladie.
Le but de ce projet est d’analyser les mécanismes pathologiques spécifiques à la maladie chez les patients et les modèles animaux grâce à l’acquisition d’une technologie de pointe de microdissection.
L’équipement financé a été utilisé pour la réalisation de plusieurs projets couvrant différents objectifs tels que l’étude de la dégénérescence des neurones dopaminergiques dans une région spécifique du cerveau lors de la maladie de Parkinson, ou l’analyse de la dégénérescence des neurones moteurs affectés dans la moelle épinière de patients atteints de SLA.
L’équipement
L’équipement financé grâce à l’opération Rotary-Espoir en Tête correspond à un système de microdissection laser. Ce système est constitué d’un microscope classique associé à un laser de haute puissance qui permet de découper physiquement une sous-région donnée (plusieurs centaines de micromètres de longueur) ou un type de cellule (jusqu’à 5 micromètres de diamètre) au sein d’un tissu. Le matériau coupé tombe par gravité dans les tubes de collecte. Différents échantillons peuvent être collectés dans différents tubes de prélèvement et ensuite être étudiés chacun séparément.Sans ce système, les projets exposés ci-dessus n’auraient pas pu être réalisés. En effet, ils nécessitent d’isoler des populations de neurones ou de cellules gliales matures adultes à partir d’un tissu complexe pour effectuer des études à grande échelle. Bien que certaines alternatives existent, elles ne peuvent pas être utilisées dans ces cas précis car les types de cellules étudiés – les neurones matures – sont difficiles à isoler avec ces autres méthodes sans les endommager irréversiblement. Ainsi, le système de microdissection laser représente un outil crucial et nécessaire pour conduire et compléter avec succès les projets présentés.
Les résultats
Le système de microdissection laser a été un outil essentiel pour la réalisation de plusieurs projets passés et en cours au sein de différentes équipes.
Tout d’abord, ce matériel a permis d’avancer dans la compréhension de la contribution des interactions pathologiques entre cellules neuronales, gliales et immunitaires dans le cas de la maladie de Parkinson. Une étude fonctionnelle a révélé qu’une famille de molécules (la famille des chimiokines) est impliquée dans le contrôle de l’entrée toxique de certaines cellules immunitaires dans le cerveau.
D’autres travaux concernant la contribution de la microglie en cas de Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA) ont montré l’implication d’une molécule (l’antiporteur cystéine/glutamate xCT) qui aurait un effet délétère sur les motoneurones dégénérescents. Ces travaux ont montré que xCT est principalement exprimé par les cellules gliales et non par les motoneurones eux-mêmes et que sa suppression ralentit les symptômes chez les souris atteintes de sclérose latérale amyotrophique.
En parallèle, des chercheurs ont pu analyser spécifiquement les « plaques » (agrégats de protéines au niveau des neurones) impliquées dans la maladie d’Alzheimer à partir de tissus humains post-mortem. L’accent a été mis sur la teneur en lipides avec l’idée que de tels composants pourraient avoir un effet négatif et agir sur l’apparition de la maladie. Le système de microdissection laser a été utilisé pour isoler ces « plaques » séniles (30 micromètres de diamètre) des cerveaux en cas de maladie d’Alzheimer. Les chercheurs ont observé un enrichissement en cholestérol et en certaines céramides (lipides particulièrement insolubles et pouvant induire dans certaines conditions la mort cellulaire) et ont ainsi identifié de potentiels facteurs pathologiques.
Les équipes utilisatrices
Le système est utilisé pendant toute l’année. Il est principalement utilisé par lots de plusieurs jours, semaines ou mois par une équipe spécifique. Ce système de microdissection a été utilisé au cours de différents projets afin d’isoler des régions spécifiques, des types de cellules d’intérêt, voire même des amas de molécules. Plusieurs équipes de l’Institut du Cerveau et de la Moelle Epinière (ICM) ont utilisé cet équipement :
- L’équipe d’Etienne Hirsch étudie les mécanismes à l’origine de la mort neuronale lors de la maladie de Parkinson et teste l’effet protecteur de différentes molécules sur les neurones dopaminergiques.
- L’équipe de Séverine Boillée cherche à comprendre les causes et mécanismes de la dégénérescence des neurones moteurs dans la Sclérose Latérale Amyotrophique.
- L’équipe de Marie-Claude Potier et Charles Duyckaerts s’intéresse au rôle des lipides dans la maladie d’Alzheimer.
- L’équipe d’Alexis Brice étudie les bases génétiques et les mécanismes impliqués dans les maladies neurodégénératives.
- L’équipe de Bassem Hassan s’intéresse aux mécanismes génétiques qui contrôlent le développement précoce du système nerveux.
- L’équipe de Richard Miles étudie la physiologie du cortex cérébral et ses dysfonctionnements dans des épilepsies
- L’équipe de Stephanie Baulac et Eric LeGuern analyse les mécanismes moléculaires et cellulaires sous-jacents aux épilepsies génétiques.
Photo : © Inserm/Delapierre, Patrick
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« Nous tenons à exprimer notre immense gratitude pour le soutien généreux du Rotary, qui nous a permis de pousser nos recherches beaucoup plus loin que ce que nous étions en mesure de faire, avant que ce système ne soit acquis. » Alexis Brice
Portrait du chercheur
Le Professeur Alexis Brice est le Directeur Général de l’ICM. Il coordonne le Centre de Référence “maladies rares” de Neurogénétique et l’équipe “Bases moléculaires, physiopathologie et traitement des maladies neurodégénératives” de l’ICM.
Alexis Brice a débuté sa carrière scientifique par une formation clinique en neurologie, qui s’est poursuivi en neurobiologie. Il a étudié les maladies du système nerveux avec les nouveaux outils de la génétique moléculaire. Il a d’abord consacré ses recherches à l’étude des bases génétiques de différentes maladies neurodégénératives (maladie de Parkinson, démences frontotemporales, maladie de Huntington, dégénérescences spinocérébelleuses, etc). Aujourd’hui, l’équipe d’Alexis Brice dissèque les mécanismes qui conduisent à la dégénérescence neuronale au cours de ces maladies et recherche de nouvelles cibles pour leur traitement.
Publications
L’utilisation de ce matériel a permis la publication de plusieurs travaux dans de prestigieuses revues telle que la revue Brain.
- Analysis of monocyte infiltration in MPTP mice reveals that microglial CX3CR1 protects against neurotoxic over-induction of monocyte-attracting CCL2 by astrocytes.
- System xC- is a mediator of microglial function and its deletion slows symptoms in amyotrophic lateral sclerosis mice.
- Ceramides and sphingomyelinases in senile plaques.
Le centre de recherche
L’Institut du Cerveau et de la Moelle épinière (ICM), situé sur le site de la Pitié Salpêtrière à Paris, est un centre de recherche qui rassemble près de 600 scientifiques venus de tous les horizons et de tous les pays, pour y mener des recherches de pointe sur les maladies et les traumatismes du système nerveux.
En réunissant en un même lieu malades, médecins et chercheurs, l’objectif est de permettre la mise au point rapide de traitements pour les lésions du système nerveux afin de les appliquer aux patients dans les meilleurs délais.
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