Barrière sang-cerveau: première validation clinique d'un modèle in vitro
Publié par Adrien le 03/12/2019 à 08:00
Source: CEA

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Des chercheurs du CEA-Joliot et CEA-Jacob reconstituent in vitro la barrière hémato-encéphalique grâce à la reprogrammation de cellules somatiques humaines.

Le cerveau est un organe difficile à atteindre car il est isolé par une barrière qui le protège des agressions issues du système sanguin: la barrière hémato-encéphalique ou BHE. Corollaire (Un théorème est une proposition qui peut être mathématiquement démontrée, c'est-à-dire une assertion qui peut être établie comme vraie au travers d'un...) de cette protection renforcée: les pharmacologues buttent sur cette BHE pour faire entrer dans le cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de nombreuses fonctions du corps, dont la motricité volontaire, et...) les médicaments qu'ils développent pour traiter les pathologies cérébrales. Cette barrière est un système très complexe de par sa composition, son organisation (Une organisation est) et son fonctionnement: elle n'a pas la même "perméabilité" pour toutes les molécules. Et celle-ci peut être modifiée dans certaines pathologies. L'important enjeu pharmacologique que représente le franchissement de la BHE a conduit au développement de nombreux modèles expérimentaux précliniques ayant pour objectif d'étudier et de prédire les paramètres cinétiques de passage de candidats médicaments destinés au système nerveux (Le système nerveux est un système en réseau formé des organes des sens, des nerfs, de l'encéphale, de la moelle épinière, etc. Il coordonne les mouvements musculaires, contrôle le fonctionnement...) central. Les modèles précliniques actuels ne font qu'imiter plus ou moins parfaitement la véritable complexité (La complexité est une notion utilisée en philosophie, épistémologie (par exemple par Anthony Wilden ou Edgar Morin), en physique, en...) de la BHE humaine. Ils doivent être améliorés. De même, leur pertinence physiologique doit être mieux contrôlée et validée.

Une équipe du CEA-Joliot travaille depuis plusieurs années à reconstituer expérimentalement la BHE avec l'objectif d'avoir un modèle robuste et efficace qui aurait exactement les mêmes caractéristiques que la BHE humaine. Leur modèle associe des cellules endothéliales cérébrales (cellules de la paroi des vaisseaux sanguins), cultivées sur une membrane semi-perméable, et des cellules gliales (cellules qui environnent les neurones). Mais ces cellules cérébrales humaines sont difficiles à obtenir du fait de la qualité des pièces opératoires (issues de la neurochirurgie) et la difficulté de les maintenir en culture (La définition que donne l'UNESCO de la culture est la suivante [1] :).

Lors d'une étude récente, les chercheurs, en collaboration avec le CEA-Jacob, sont parvenus à reconstituer in vitro (In vitro (en latin : « dans le verre ») signifie un test en tube, ou, plus généralement, en dehors de l'organisme vivant ou de la cellule. Un exemple est la fécondation in vitro (FIV). À...) une BHE grâce à la reprogrammation de cellules somatiques (des cellules humaines de peau) en cellules souches pluripotentes induites (iPSCs) et à la mise en place d'un protocole unique de différenciation en cellules endothéliales cérébrales humaines. Ce protocole de reprogrammation permet de disposer d'une quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la...) potentiellement illimitée de cellules cérébrales humaines pour la reconstitution expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes dominants tant sur le plan formel, esthétique, que sur le plan culturel et politique....) du modèle de BHE.

Les chercheurs ont ensuite caractérisé ces modèles de barrières, leurs propriétés physiologiques et notamment leur capacité à être effectivement des barrières physiques sélectives. Ils ont ainsi mesuré la capacité de passage de plusieurs molécules et médicaments au travers de la BHE. Les scientifiques ont pu comparer directement ces paramètres pharmacocinétiques de transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de communications (la...) obtenus in vitro à ceux obtenus chez l'Homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction, l'homme prépubère...), par imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La...) TEP (La tonne d'équivalent pétrole (symbole tep) est une unité d'énergie d'un point de vue économique et industriel.), pour les mêmes molécules radiomarquées. Cette étude comparative montre une bonne corrélation entre les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement,...) obtenues in vitro et celles obtenues in vivo (In vivo (en latin : « au sein du vivant ») est une expression latine qualifiant des recherches ou des examens pratiqués sur un...). Cette double approche devrait permettre à terme la reconstitution et l'étude des signatures moléculaires de barrière hémato-encéphalique dans le contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le contexte d'un mot, d'une phrase ou d'un texte inclut les mots qui l'entourent. Le concept de contexte issu traditionnellement de l'analyse...) de pathologies cérébrales afin de prédire le passage de candidats médicaments mais aussi la découverte des stratégies de leur délivrance dans le cerveau.

Références:
Proof-of-Concept Study of Drug Brain Permeability Between in Vivo Human Brain and an in Vitro iPSCs-Human Blood-Brain Barrier Model | Scientific Reports
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