Les scientifiques révèlent des différences entre la microglie humaine et murine utilisée dans la recherche sur les maladies dégénératives
Les résultats d'une nouvelle recherche ont montré que beaucoup de gènes qui sont exprimés par la microglie sont différents entre les humains et les souris, qui sont fréquemment utilisés comme modèles animaux dans la recherche sur la maladie d'Alzheimer et d'autres troubles neurodégénératifs.
Les microglies sont les cellules immunitaires primaires du système nerveux central, avec des fonctions similaires à celles des globules blancs, en particulier dans la défense active du cerveau et de la moelle épinière.
La recherche collaborative menée par des scientifiques brésiliens et néerlandais sur les principaux gènes exprimés par la microglie humaine a été publiée dans Nature Neuroscience. Il a également montré que les cellules microgliales humaines avaient une différence différente de celle de la souris. La recherche a été soutenue par la Fondation de recherche de São Paulo (FAPESP).
"Les résultats seront importants pour les études du profil d'expression génique de la microglie normale pendant le vieillissement humain. Ils peuvent servir de base aux comparaisons conçues pour détecter les changements de la microglie dans le cadre de plusieurs maladies neurodégénératives", a déclaré Suely Nagahashi Marie, qui dirige le Laboratoire de biologie moléculaire et cellulaire de la Faculté de médecine de l'Université de São Paulo (FM-USP).
La microglie se termine sur les neurones et inspecte leur environnement à la recherche d'agents externes pour combattre, les synapses mortes à éliminer et les neurones qui meurent et nécessitent une élimination. Lorsqu'ils détectent un problème, ils se déplacent rapidement pour phagocyter l'agent provoquant une inflammation. Compte tenu du rôle de la microglie dans les réponses immunitaires du système nerveux central, ces cellules sont également axées sur la recherche de maladies neurodégénératives telles que la maladie de Parkinson et la sclérose latérale amyotrophique (ALS), ainsi que la maladie d'Alzheimer.
"Afin de comprendre le rôle de la microglie dans les maladies neurodégénératives, nous devons d'abord savoir quels gènes de la microglie humaine sont exprimés aux plus hauts niveaux dans un système nerveux sain", a déclaré le chercheur biomédical Thais Fernanda de Almeida Galatro, un autre auteur de la recherche Projet, qui fait partie de son doctorat, supervisé par Nagahashi Marie.
"Cela n'a jamais été étudié. Notre idée était d'établir un profil d'expression génique de la microglie humaine", a déclaré Galatro, dont le doctorat conjoint sera décerné par FM-USP et l'Université de Groningen aux Pays-Bas. Elle a appris une technique pour l'échantillonnage de la microglie corticale de l'équipe travaillant sous Bart Eggen, professeur au Département de Neurosciences de Gronigen. La collaboration comprenait une visite d'un membre de l'équipe d'Eggen au laboratoire dirigé par Nagahashi Marie.
Les échantillons corticaux utilisés dans la recherche ont été recueillis à partir d'autopsies effectuées aux Pays-Bas et par le Service de certification de la mort de la ville de São Paulo (SVOC), qui les a fait don à la Brain Brain Bank of FM-USP's Cerebral Aging Study Group.
Trente-neuf des 81 échantillons ont été sélectionnés «de personnes sans antécédents de pathologie cérébrale, de sorte que nous pourrions être sûrs que la microglie utilisée dans l'étude provenait d'un cerveau sain», a déclaré M. Galatro.
Les échantillons sélectionnés provenaient d'hommes et de femmes âgés de 34 à 102 ans. Cette large tranche d'âge a été délibérée parce que les chercheurs voulaient comprendre comment le vieillissement affecte l'expression des gènes microgliaux.
La microglie obtenue à partir des échantillons corticaux a été soumise au séquençage du transcriptome (ARN).
"Le séquençage de la prochaine génération est utilisé pour évaluer le niveau d'expression de tous les gènes codés dans l'échantillon analysé. Dans notre étude, nous avons utilisé une technique appelée appauvrissement de l'ARN ribosomique. L'ARN ribosomique représente environ 80% de l'ARN microglial total" Nagahashi Marie m'a dit.
Cette approche a permis aux chercheurs d'effectuer un nombre exact d'ARN messagers codant les protéines. Ils ont détecté entre 17 000 et 19 000 gènes microgliaux humains. "Nous avons comparé" ces grands ensembles de gènes entre deux groupes: la microglie isolée par rapport au tissu cérébral total ", at-elle expliqué.
La microglie représente un compartiment cellulaire spécifique du tissu cérébral. Dans la comparaison entre la microglie et le tissu cérébral total, les 17 000 à 19 000 gènes ont été classés en fonction de leur abondance dans chacun des compartiments. En conséquence, les chercheurs ont pu identifier les 1 297 gènes les plus abondamment exprimés dans la microglie humaine.
"Ce groupe de gènes a été considéré comme la signature moléculaire de la microglie humaine", a déclaré Nagahashi Marie.
Ayant isolé les 1 297 gènes les plus fortement exprimés dans la microglie humaine, les chercheurs ont comparé ces gènes aux gènes microgliaux murins. La plupart des recherches sur la microglie utilisent un modèle murin.
"Nous avons constaté que les gènes microgliaux les plus exprimés chez les humains et les souris sont semblables à ceux les plus exprimés en termes généraux", a déclaré M. Galatro.
Chez les humains et les souris, ces gènes se rapportent principalement aux fonctions de la motilité (les cellules microgliales se déplacent à travers les tissus nerveux) et la défense (phagocytose des agents pathologiques).
Cependant, un petit nombre des gènes microgliaux humains les plus exprimés sont exclusifs à notre espèce et ne sont pas trouvés chez la souris.
"Nous avons découvert que ces quelques gènes exclusivement humains jouent un rôle important dans la réponse immunitaire. En d'autres termes, ils sont importants pour la défense de l'organisme hôte contre les infections", a déclaré M. Galatro.
Comparaison avec les primates
Selon Nagahashi Marie, le résultat principal du projet de recherche a été la démonstration de cette différence majeure malgré le chevauchement important entre les gènes microgliaux humains et murins.
"L'implication est que les résultats des expériences dans les modèles murins de neurodégénérescence, y compris les modèles de la maladie d'Alzheimer, doivent être interprétés avec prudence", a-t-elle déclaré. "Nos résultats pour l'expression de la microglie humaine pendant le processus de vieillissement diffèrent de ceux décrits jusqu'ici pour le modèle murin du vieillissement".
La prochaine étape pour le groupe est d'analyser les fonctions des gènes identifiés afin de découvrir les rôles qu'ils jouent dans la physiologie normale du cerveau et de comprendre les changements qui se produisent dans les maladies neurodégénératives.
Ayant comparé les gènes humains et murins, les chercheurs s'intéressent naturellement aux comparaisons avec la microglie des animaux qui sont plus proches des humains en termes d'évolution.
"Le séquençage de la microglie des primates est en cours dans notre laboratoire", a déclaré Nagahashi Marie. "Lorsque nous aurons le transcriptome des primates, nous pourrons comparer l'évolution de l'expression du gène microglial humain avec celle de la microglie chez les autres primates, les souris et le poisson zèbre".
Les chercheurs ont également séquencé la microglie isolée de sept régions du cerveau différentes chez les personnes autopsiées sans dysfonctionnement cognitif, et elles analysent les échantillons en utilisant la bioinformatique.
"La nouvelle étude nous permettra de voir s'il existe des différences entre la microglie dans différentes parties du cerveau", a-t-elle déclaré. "Notre hypothèse est qu'il existe et que la microglie est pertinente pour la pathologie des maladies neurodégénératives. Nous incluons donc dans notre analyse les régions du cerveau les plus compromises dans la progression de la maladie d'Alzheimer".