Le système nerveux central est protégé par des barrières spécialisées comme la barrière hémato-encéphalique (BHE), localisée au niveau des capillaires cérébraux, ou la barrière hémato-liquidienne (BHL), localisée au niveau des plexus choroïdes (qui régulent le transport des nutriments, maintiennent l'homéostasie cérébrale et empêchent l'entrée de composés toxiques).
L'interface entre les plexus choroïdes et le LCR (barrière hémato-liquidienne) régule la composition du liquide cérébral qui nourrit, protège et guide le développement du cerveau. En contrôlant l'apport de signaux essentiels aux neurones en formation, elle joue un rôle clé dans le bon déroulement du neurodéveloppement et participe au maintien de l'homéostasie cérébrale. Malgré ses fonctions cruciales, le fonctionnement de cette barrière épithéliale dynamique demeure mal compris.
Un modèle d'organoïde pour étudier les effets d'une hypoxie cérébrale néonatale
L'encéphalopathie hypoxique-ischémique (EHI) est une atteinte cérébrale grave du nouveau-né, causée par la diminution importante du débit sanguin et de l'oxygène au moment de la naissance. Elle peut entraîner des déficits neurologiques à long terme, des défauts d'apprentissage et intellectuels, des troubles du développement cognitif et comportemental. À ce jour, l'hypothermie est la seule thérapie approuvée, avec une efficacité partielle et des contraintes importantes.
Dans une étude parue dans la revue Fluids Barriers CNS¸ une collaboration entre des chercheurs du Département Médicaments et Technologies pour la Santé (CEA-Joliot) et le laboratoire du Pr Rifat Hamoudi (université de Sharjah, EAU) a proposé une méthode innovante pour étudier l'EHI, reposant sur la conception d'un modèle d'organoïdes de plexus choroïde dérivé de cellules souches pluripotentes humaines.
Ce système tridimensionnel reproduit fidèlement l'épithélium du plexus choroïde et sécrète un fluide proche du LCR humain. Il constitue ainsi un outil translationnel innovant et pertinent pour analyser directement les mécanismes moléculaires mis en jeu et identifier des biomarqueurs associés à la physiopathologie de l'hypoxie cérébrale néonatale.
Identification de biomarqueurs potentiels
L'exposition des organoïdes de plexus choroïdes à une faible teneur en oxygène révèle des modifications de leur morphologie et des perturbations métaboliques mitochondriales. L'analyse protéomique du liquide sécrété par les organoïdes hypoxiés met en évidence une dérégulation majeure de protéines impliquées dans la neurogénèse et le contrôle épigénétique. Ces protéines pourraient contribuer aux altérations du développement neuronal observé dans un contexte d'hypoxie et constituer des biomarqueurs pertinents de l'hypoxie cérébrale.
Le modèle organoïde présenté dans ce travail constitue un outil prometteur pour l'étude des mécanismes physiopathologiques de certaines atteintes cérébrales, notamment celles liées à l'hypoxie, et pour l'identification de biomarqueurs diagnostiques. Un tel dispositif pourrait également permettre d'évaluer in vitro l'efficacité de nouvelles stratégies neuroprotectrices.