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Development of a Functionalised Biomaterial Scaffold to Treat Multiple Sclerosis

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Une structure matricielle extracellulaire permettrait de traiter la sclérose en plaques

Si les thérapies médicamenteuses utilisées pour traiter la sclérose en plaques comprennent des traitements modificateurs de la maladie autorisés pour les formes récurrentes de la maladie — principalement l’inflammation — ils s’avèrent inefficaces contre la SEP progressive caractérisée par une dégénérescence nerveuse.Le projet Multiple Sclerosis a pour ambition de répondre à ce besoin clinique, non résolu, en utilisant une thérapie qui fait intervenir une structure matricielle extracellulaire.

Santé

La sclérose en plaques (SEP) est une maladie inflammatoire chronique qui affecte le système nerveux central (SNC), dans laquelle la gaine de myéline protectrice des neurones est endommagée (démyélinisation). En affectant la transmission du signal au niveau du système nerveux, une série de symptômes invalidants apparaît, ce qui provoque des perturbations cognitives, motrices et sensitives, entre autres. Sans traitement ou avec des médicaments absorbés par voie orale ou par voie injectable, la progression de la maladie est uniquement ralentie et la fonction auto-immune dégradante qui apparaît après les poussées est freinée. Cependant, ces médicaments peuvent entrainer des effets secondaires lourds, ce qui nécessite souvent d’adapter le traitement. Le projet Multiple Sclerosis, soutenu par l’UE, a conçu une structure biologique capable de réduire les lésions causées par l’activité neuro-inflammatoire associée à la SEP. La structure a été élaborée à partir de la matrice extracellulaire (MEC), constituée d’un réseau de molécules naturellement associées entre elles, telle que le collagène et les enzymes, qui confère aux cellules un support structurel et biochimique. «Cela pourrait éventuellement réduire à la fois la sévérité et la fréquence des poussées de SEP», déclare Sergio Martin Saldaña, boursier du programme Actions Marie Sklodowska-Curie à l’Université nationale d’Irlande de Galway, hôte du projet. Cette approche permettrait aussi d’éviter une cicatrisation de la MEC dans les fibres nerveuses démyélinisées appelés axones. «En se basant sur nos connaissances les plus poussées, nous avons conçu pour la première fois un traitement à base d’un biomatériau obtenu à partir de la MEC, pour traiter efficacement la SEP évolutive», ajoute Abhay Pandit, directeur du projet.

Déterminer la structure de la MEC aux propriétés biomécaniques satisfaisantes

Le projet Multiple Sclerosis s’est inspiré de précédentes études révélant le rôle critique de la MEC dans le maintien de l’intégrité du SNC. Possédant plusieurs molécules, les composés principaux de la MEC neuronale sont des polymères, comme les protéoglycanes de type chondroïtine sulfate et l’acide hyaluronique, qui sont synthétisés par les neurones et également par les cellules non neuronales appelées les cellules gliales. En conditions physiologiques normales, ces molécules subissent une régulation, mais dans un contexte neuro-inflammatoire ou neuro-dégénératif, elles sont «activées», ce qui signifie que l’activité cellulaire est augmentée, provoquant ainsi l’apparition de lésions. «Nous avons émis l’hypothèse qu’une approche fondée sur la MEC serait bénéfique pour améliorer les conditions de vie des patients et pourrait éventuellement diminuer les changements observés au niveau de la MEC après une poussée de SEP», affirme Abhay Pandit. L’équipe a testé différentes préparations de structures reproduisant celle de la MEC en utilisant une approche innovante basée sur des polymères synthétisés par les astrocytes pendant la phase récurrente-rémittente (SEP-RR). SEP-RR est la forme la plus fréquente de la pathologie. Cette étape est caractérisée par des périodes temporaires de rechute ou de poussées avec apparition de nouveaux symptômes. En réponse à cette situation, les cellules gliales sécrètent des polymères de type MEC pour rétablir un équilibre du SNC en modulant la réponse inflammatoire. Afin de simuler de quelle façon les structures mimant la MEC peuvent provoquer des altérations au niveau du SNC, elles ont été plongées dans un liquide céphalo-rachidien artificiel pour être ensuite évaluées par rhéologie et microscopie électronique sur une période d’un mois. Pour analyser l’efficacité du traitement et évaluer la compatibilité de la structure, les études réalisées in vitro ont été menées sur une série de neurones. Par utilisation de techniques de pharmacologie et d’imagerie in vitro, l’équipe a montré que sur une période de sept jours, aucune des préparations n’avait déclenché d’effets secondaires. Il est important de noter qu’en interagissant avec des récepteurs membranaires présents au niveau des cellules gliales, la structure mimant la MEC avait favorisé l’apparition d’une activité anti-inflammatoire au niveau de ces cellules. Par utilisation de techniques d’immunocytochimie, l’équipe a confirmé une diminution de l’inflammation dans les diverses cellules gliales en comparaison avec les groupes témoins. «Les résultats laissent entendre que notre approche peut avoir un effet modulateur sur une poussée de SEP, diminuer l’inflammation et donc réduire les symptômes», explique Sergio Martin Saldaña.

Une disponibilité rapide

La SEP est la pathologie neurologique la plus fréquente chez les jeunes adultes et affecte plus de 700 000 personnes en Europe. En perturbant l’activité quotidienne des patients, elle diminue de façon significative leur qualité de vie. «La prochaine étape sera de confirmer nos résultats prometteurs en travaillant, à l’étape pré-clinique, sur des modèles animaux atteints de SEP. La technologie pourra être rapidement disponible puisque la matrice a déjà reçu l’autorisation pour un usage dans d’autres applications», conclut Abhay Pandit.

Mots‑clés

Multiple Sclerosis, matrice extracellulaire, structure, inflammation, système nerveux central, neurones, molécules, polymères, cellules gliales, fibres nerveuses

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