Neurosciences

Systèmes de culture multiples - Une méthode de comptage

En neurosciences, divers modèles cellulaires sont utilisés pour étudier les systèmes nerveux central et périphérique, tels que le cerveau et les neurones locaux d’un tissu, respectivement. Particulièrement dans le contexte de progression de la recherche sur le microbiome, les questions clés concernent le développement neuronal, la dégradation et la régénération neuronales, et le fait de savoir quels signaux affectent le système neuronal non seulement localement mais aussi dans un organisme considéré dans son ensemble. Ces recherche permettent de comprendre comment le système nerveux fonctionne physiquement et quel est son impact sur l’organisme.

Sources de cellules neurales et systèmes de culture

Un travail sur les cultures de cellules neurales a longtemps été effectué en obtenant un échantillon de tissu cérébral de mammifère et en le mettant en culture dans une boîte dans un milieu physiologiquement favorable. Que vous travailliez avec des cellules neurales matures ou avec des cellules souches neurales (CSN) de la zone sous-ventriculaire (ZSV) du cerveau antérieur, l’avantage réel consiste en la possibilité d’étudier de vrais neurones ayant récemment contribué au fonctionnement du cerveau dans un organisme entier. Il est cependant difficile de développer de telles cultures sur une longue durée car la niche neuronale est difficile à recréer et les neurones sont souvent endommagés lors de leur dissection et placement dans la culture. Au fil du temps, ils pourraient en outre être infectés par des contaminants car pour mûrir et tester les structures cellulaires semblables à celles du cerveau in vitro il faut développer les cultures durant plusieurs mois. De nombreux scientifiques préfèrent travailler avec des cellules humaines plutôt qu’avec des cellules animales, ce qui limite considérablement l’accès au matériel de travail.

Les cellules progénitrices neurales (NPC) sont une source de cellules alternative. Elles dérivent de la différenciation neuronale de cellules souches pluripotentes embryonnaires ou induites (CSE et CSPi, respectivement). Souvent cultivées en structures sphéroïdes appelées neurosphères1, ces cultures peuvent être maintenues par un processus de passage régulier au cours duquel les sphéroïdes sont dissociées, diluées et remises en culture. Une différenciation plus poussée en cellules neurales matures offre un matériau illimité pour étudier la fonction des cellules neurales et identifie les facteurs pouvant modifier leurs réponses aux stimuli.

Le développement d’organoïdes cérébraux, ou mini-cerveaux, par le duo Lancaster-Knoblich2, a permis d’augmenter considérablement la différenciation en un système neuronal pertinent in vivo plus raffiné. Ces structures neuronales complexes contiennent des cellules relatives à plusieurs régions cérébrales différentes et sont uniques en tant que modèle représentatif du cerveau.

Dans le domaines des neurosciences, il existe de nombreux systèmes de culture différents, à commencer par des cultures 2D de neurones adhérents jusqu’aux cultures 3D complètes d’organoïdes cérébraux. Cependant, il ne s’agit pas d’un simple passage de la 2D à la 3D, mais plutôt d’une évolution, étape par étape, des systèmes de culture de neurosphères et agrégats de neurones sur des rosettes neurales aux sphéroïdes corticaux et organoïdes cérébraux. Chaque système présente ses avantages et défis et est utilisé à des fins de recherche différentes.

Études sur les maladies neurodégénératives

Les tissus neuronaux du système nerveux central (SNC) étaient traditionnellement considérés comme incapables de se réparer ou de se régénérer après une lésion3. Au cours des dernières décennies, depuis la découverte des CSN et des CPN, il a paru évident qu’il existe une plasticité importante au sein de ces systèmes. En outre, de nombreuses recherches ont montré leur possible utilisation dans une multitude d’études différentes, dont4,5 :

  1. Tests de neurotoxicité
  2. Tests et validation des cibles médicamenteuses
  3. Développement cérébral et modélisation des lésions
  4. Modélisation pathologique
  5. Thérapies cellulaires pour traiter les affections du SNC
  6. Ingénierie des tissus neuraux (thérapie génique) et réparation
  7. Médecine personnalisée

Les chercheurs se penchent actuellement sur les thérapies cellulaires pour traiter les affections telles que la maladie de Parkinson, les lésions de la moelle épinière, la maladie d’Alzheimer et la sclérose en plaques. Ils essaient en outre de comprendre l’étiologie de la maladie et la progression de nouvelles pathologies telles que la microcéphalie chez les nouveau-nés induite par le virus Zika. Ils se tournent vers les vaccins dendritiques et d’autres immunothérapies cellulaires pour lutter contre le glioblastome, et explorent également les possibilités représentées par la médecine personnalisée, par exemple en combinant la génération d’CSPi dérivées d’échantillons de patients avec l’édition génomique et en utilisant les cellules différenciées pour traiter les maladies génétiques.

Solutions pour contrôler les cultures de cellules neuronales

Le défi initial et fondamental de la culture de cellules neurales était d’assurer le suivi strict du nombre de cellules au cours de la configuration du système de culture, de sa maintenance, de la différenciation et des tests. Cela concerne particulièrement les systèmes sphéroïdes ou organoïdes complexes qui doivent mûrir sur de longues périodes et pour lesquels vous êtes fortement dépendant du suivi du processus. Ces systèmes fournissent donc un matériau cellulaire optimal pour réaliser vos protocoles d’essai.

Puisque les cellules neurales se développent souvent en agrégats ou en cultures 3D plus complexes, il peut être très difficile de les dissocier pour un comptage précis.

Le compteur cellulaire automatisé NucleoCounter® NC-202™ compte les cellules de mammifères à partir d’échantillons complexes et détermine leur viabilité de manière fiable. Même en présence de débris, le NC-202™ vous fournira un niveau inégalé de reproductibilité des données pour tout échantillon, type cellulaire, utilisateur et instrument.

Le compteur cellulaire automatisé dispose d’applications de comptage spécifiques aux cellules adhérentes ou cultivées en suspension, aux microsupports et aux organoïdes. Nos réactifs de désagrégation vous garantissent en outre des procédures rapides et cohérentes de séparation des cellules au sein d’agrégats et échafaudages.

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Bibliographie

  1. V Tropepe, S Hitoshi, C Sirard, et al.: Direct neural fate specification from embryonic stem cells: a primitive mammalian neural stem cell stage acquired through a default mechanism. Neuron. 2001 Apr;30(1):65-78.
  2. MA Lancaster, M Renner, C-A Martin, et al.: Cerebral organoids model human brain development and microcephaly. Nature. 2013 Sep 19;501(7467):373-9.
  3. BA Reynolds, RL Rietze: Neural stem cells and neurospheres—re-evaluating the relationship. Nature Methods. 2005; 2, 333–336.
  4. CG Gross: Neurogenesis in the adult brain: death of a dogma. Nature Reviews Neuroscience. 2000; 1, 67–73.
  5. L Ottoboni, B von Wunster, G Martino: Therapeutic Plasticity of Neural Stem Cells. Front. Neurol. 2020; 11, 148.

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