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Les modèles organoid de cerveau indiquent des mécanismes joints à la microcéphalie viro-induite

Les chercheurs à IMBA - institut de la biotechnologie moléculaire de l'Académie des sciences autrichienne - expliquent que les différents virus peuvent mener aux malformations de cerveau par de divers mécanismes à l'aide des modèles organoid d'esprit humain. Les résultats sont publiés dans la cellule souche de cellules de tourillon.

La microcéphalie, une condition se rapportant aux malformations de développement du cerveau foetal, peut être provoquée par de diverses infections pendant la grossesse. Les agents infectieux en question sont groupés en vertu de la condition générale des agents pathogènes de TORCHE, en référence au gondii de toxoplasme, à autre, à la rubéole, au cytomégalovirus humain (HCMV), aux virus herpès simplexs 1 et 2 (HSV-1 et HSV-2), ainsi qu'au virus plus récent apparu de Zika (ZIKV), qui a été également ajouté au groupe. La question si tous les agents pathogènes de TORCHE mènent à la microcéphalie par le même mécanisme a en raison gêné resté de l'absence des modèles expérimentaux adaptés. Maintenant, une équipe de recherche autour de directeur scientifique Jürgen Knoblich d'IMBA fournit la première analyse comparative des mécanismes joints à la microcéphalie viro-induite utilisant un modèle organoid (HBO) d'esprit humain dérivé des cellules souche pluripotent humaines (hPSCs).

Les deux graves difficultés en recherchant ces conditions sont, la première, le sujet fragile de vérifier des effets nocifs sur le développement du cerveau foetal pendant la grossesse qui, tout naturellement, évite la recherche directe sur les foetus humains, et en second lieu, l'inaptitude des modèles animaux de laboratoire, car elles ne sont ni les hôtes naturels des virus ni elles représentent un modèle précis de développement d'esprit humain. À cet effet, notre groupe pouvait comparer les modèles organoid de l'esprit humain 3D infectés à différents virus. Ces modèles d'infection nous donnent l'analyse la plus proche possible dans les résultats de développement d'esprit humain des virus que nous étudions, et nous aident à disséquer les paramètres structurels, cellulaires, transcriptionnels et immunologiques fondamentaux. »

Veronica Krenn, premier auteur, chercheur post-doctoral dans le groupe de Knoblich à IMBA

Dans la présente étude, les chercheurs peuvent dériver ces difficultés et gagner des analyses précieuses sur des phénotypes réminiscents de la microcéphalie dans les organoids. Krenn et ses collègues font ainsi en infectant des cultures de 3D HBO avec des virus de TORCHE tels que ZIKV et HSV-1 et expliquent que ZIKV et l'étendre HSV-1 dans les organoids et arrêtent leur accroissement en introduisant la mort cellulaire. Par le profilage transcriptionnel, l'équipe montre une fonctionnalité unique HSV-1 de l'infection dans les organoids, à savoir une propension de nuire leur identité neuroepithelial. Une autre conclusion de commandant est que, bien que ZIKV et HSV-1 atténuent le système de réaction immunitaire de l'interféron du type I (IFN) dans les organoids, ils semblent faire ainsi par différents mécanismes, comme est rendu évident par des expériences de sauvetage utilisant le type distinct I IFNs.

Les découvertes mettent en valeur les circuits distincts employés par les virus variés de TORCHE pour entraîner la microcéphalie et pour indiquer les défenses immunitaires cellulaires complexes, telles qu'un rôle neuroprotective des réactions variées du type I IFN. L'importance de ces découvertes demeure également dans leur seule observation dans les cultures organoid du cerveau 3D, et pas dans les 2D systèmes de culture, de ce fait chargeant la supériorité des modèles de HBO en reproduisant des conditions neuropathological viro-induites et leur pertinence en étudiant les mécanismes des viraux infection.

Prise ensemble, cette recherche neuve du laboratoire de Knoblich présente les modèles organoid d'infection qui pourraient aider à vérifier les agents thérapeutiques contre les infections ZIKV et HSV-1 et à disséquer mieux les réactions humaines d'interféron. « En infectant particulièrement des organoids avec des virus, nous pouvons non seulement nous renseigner beaucoup sur les interactions critiques de développement du cerveau qui sont en général complexes chez l'homme. Nous pourrons également améliorer de faibles remarques d'objectif de ces virus pour trouver des possibilités pour des traitements neufs, » récapitule directeur scientifique Jürgen Knoblich, l'auteur correspondant d'IMBA de l'étude.

Source:
Journal reference:

Krenn, V., et al. (2021) Organoid modeling of Zika and herpes simplex virus 1 infections reveals virus-specific responses leading to microcephaly. Cell Stem Cell. doi.org/10.1016/j.stem.2021.03.004.