Une étude préclinique récemment publiée évaluant un modèle murin d’ataxie de Friedreich (AF) a décrit l’implication des microglies, les cellules immunitaires du cerveau, et leur rôle dans la pathogenèse de la maladie. Dans l’ensemble, la recherche a été la première à fournir des preuves multilatéraux – utilisant la phénomique, la transcriptomique et l’analyse métabolique – que les microglies FA sont dysfonctionnelles, suggérant une contribution de mécanismes autonomes non cellulaires dans l’étiologie de l’AF.1
L’auteure principale Nadia D’Ambrosi, MD, chercheuse au Département de biologie de l’Université de Rome Tor Vergata, et ses collègues ont caractérisé les microglies dérivées d’un modèle murin knock-in knock-out (KIKO) de FA et ont analysé si elles contribuaient à la disparition des neurones dans la maladie. Les microglies primaires ont été isolées spécifiquement du cervelet, la zone du système nerveux central (SNC) la plus touchée dans l’AF.
Par rapport aux souris de type sauvage (WT), les chercheurs ont observé que les microglies de KIKO présentaient des changements dans la forme et la complexité des cellules, avec une circularité réduite et un périmètre et un diamètre de Feret accrus. Entre ces 2 modèles, les microglies KIKO présentaient une migration spontanée significativement inférieure à celle des cellules WT, ainsi qu’un nombre accru de cellules phagocytaires et une activité phagocytaire par cellule. Avant ces comparaisons, il a été confirmé que l’ARNm de la frataxine était régulé négativement dans les cellules KIKO et que la perte de frataxine n’affectait pas le nombre total de cellules microgliales obtenues à partir du cervelet de souris KIKO.
“La migration et la phagocytose sont partiellement sauvées par le chélateur du fer défériprone dans les cellules KIKO, ce qui suggère qu’une régulation perturbée du fer, résultant d’un déficit en frataxine, pourrait contribuer aux changements observés dans les phénotypes microgliaux”, ont écrit les auteurs de l’étude. “Dans l’ensemble, ces résultats démontrent que les microglies primaires dérivées du cervelet des souris WT et KIKO sont morphologiquement et fonctionnellement différentes, les cellules KIKO étant moins mobiles mais plus phagocytantes que leur homologue WT.
Une analyse transcriptomique a révélé 184 gènes significativement (P. <.001) différentiellement exprimé entre les microglies WT et KIKO. Parmi eux, 87 étaient régulés à la baisse et 97, à la hausse. Tout compte fait, un polo-volcan a révélé que les 10 principaux gènes exprimés de manière différentielle par P.-les gènes englobent la valeur étaient impliqués dans la phosphorylation oxydative des mitochondries (Ndufb6, ND2, ND4, et Atp5b), inflammation (Socs, Csf2ra) et la protéostasie (Rps2, Hsp90aa1, et Fbxw7).
Les microglies KIKO présentaient une morphologie altérée, des caractéristiques pro-inflammatoires et des microchondries dysfonctionnelles, comme l’indiquent les analyses de la voie du réactome et de l’enrichissement de l’ontologie génique. Ici, les gènes différentiellement exprimés entre les 2 modèles étaient liés à des catégories telles que « réponse cellulaire au stimulus des cytokines », « signalisation par 53 interleukines », « : signalisation des cytokines », « système immunitaire », « membrane mitochondriale », « mitochondries 54 chaîne respiratoire ». complexe I », « chaîne de transport d’électrons aérobie », « activité NADH oxydoréductase » et « régulation positive de l’organisation des composants cellulaires ».
Entre les microglies WT et KIKO, les taux de consommation d’oxygène ont révélé des défauts de respiration mitochondriale. Bien que la respiration basale et la production d’ATP ne soient pas affectées de manière significative dans les microglies KIKO, la respiration maximale et la capacité respiratoire de réserve ont été diminuées. Les résultats ont notamment révélé que les microglies KIKO régulaient positivement la fonction glycolytique globale, en augmentant la glycolyse et la capacité glycolytique.
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Les auteurs de l’étude ont noté que « dans l’ensemble, ces résultats suggèrent que le manque de frataxine altère la fonctionnalité des mitochondries, avec une diminution de la consommation d’oxygène, une augmentation de la glycolyse et un stress oxydatif, ainsi qu’une activité phagocytaire accrue. Ces altérations sont typiques des microglies réactives et sont généralement associées. avec une fonction cytotoxique.
L’analyse par immunoflurescence a démontré que le milieu microglial conditionné dérivé de la microglie KIKO diminuait la longueur des neurites, le nombre de neurites par cellule et la viabilité globale des neurones, confortant ainsi l’idée selon laquelle la microglie peut participer à la dégénérescence des neurones dans l’AF. Lors de l’observation du cervelet de souris WT et KIKO au 15e jour postnatal, les niveaux de frataxine étaient significativement réduits dans les homogénats cérébelleux et les sections de souris KIKO par rapport aux témoins du même âge. De plus, les niveaux d’ARNm de P2ry12ainsi que du récepteur déclencheur exprimé sur les cellules myéloïdes 2 (Trem2) et le récepteur 1 des chimiokines (motif C-X3-C) (Cx3cr1), les molécules microgliales clés médiatrices du processus de raffinement des synapses au cours du développement neurologique ont été diminuées dans le cervelet des souris KIKO.
Dans les régions cérébelleuses moléculaires et corticales des souris KIKO, les chercheurs ont observé une diminution de la protéine P2Y12, une caractérisation des cellules dans un contexte homéostatique. Les changements morphologiques des deux modèles de souris étaient évidents, car le nombre de branches par cellule, la longueur des branches et les triples extrémités de la microglie KIKO étaient réduits et moins ramifiés que les cellules WT. Cela indique que leur capacité à générer des branches complexes est altérée dans le cervelet KIKO.
“Compte tenu du rôle établi des microglies dans la neurodégénérescence, la compréhension des mécanismes pathologiques sous-jacents liés aux microglies dans l’AF pourrait jouer un rôle déterminant dans la conception d’interventions thérapeutiques ciblées sur le temps et les molécules pour stopper la dégénérescence cérébelleuse dans la maladie”, D’Ambrosi et al conclu.
RÉFÉRENCE
1. Della Valle I, Rossi S, Turchi R et al. Perte des fonctions homéostatiques dans la microglie à partir d’un modèle murin de l’ataxie de Friedreich. Gènes et maladies. Publié le 29 octobre 2023. est ce que je:10.1016/j.gendis.2023.101178.
2024-03-09 19:10:39
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