Régénération du nerf optique

Bonjour,

Vous vous interrogez sur l’efficacité des cellules souches dans le cadre de la régénération du nerf optique.

Pour commencer, voici un dossier (août 2022) du Manuel MSD des éditions Merck qui vous explique en quoi consiste la greffe des cellules-souches et dans quels cas elles sont utilisées :

[…] Bien que les cellules souches en théorie puissent devenir n’importe quel autre type de cellule, en pratique, la greffe de cellules souches est principalement utilisée dans le cadre du traitement des troubles sanguins tels que la leucémie, certains types de lymphomes (y compris le lymphome de Hodgkin), l’ anémie aplasique, la thalassémie et la drépanocytose. Parfois, la greffe de cellules souches est utilisée pour les troubles métaboliques congénitaux ou les déficits immunitaires (comme la granulomatose septique chronique).
Une greffe de cellules souches peut également être faite chez une personne ayant été traitée avec de fortes doses de chimiothérapie ou de radiothérapie pour certains cancers. Ces traitements détruisent la moelle osseuse qui produit les cellules souches. Il arrive parfois de recourir à la greffe de cellules souches pour remplacer les cellules de moelle osseuse détruites au cours du traitement des cancers sur des organes, tels que le cancer du sein ou le neuroblastome (cancer fréquent chez l’enfant, se développant à partir des tissus nerveux). Les médecins étudient comment utiliser la greffe de cellules souches pour traiter certaines maladies auto-immunes, comme la sclérose en plaques.
Environ 30 à 40 % des personnes ayant souffert d’un lymphome et 20 à 50 % de celles ayant souffert d’une leucémie ne présentent plus de cancer après leur traitement, notamment une greffe de cellules souches. Cette intervention prolonge la vie des personnes souffrant de myélome multiple. Elle est moins efficace pour le cancer du sein.

https://www.msdmanuals.com/fr/accueil/troubles-immunitaires/transplantation/greffe-de-cellules-souches

En complément, nous vous proposons des informations sur l’état de la recherche au sujet de la régénération du nerf optique.

Nos recherches dans Medline (base de données bibliographique multilingue produite par la National Library of Medicine aux Etats-Unis dans tous les domaines biomédicaux et dont l’interrogation se fait via l’interface PubMed) nous ont permis de repérer plusieurs articles sur les recherches sur la régénération du nerf optique.

- The Role of Extracellular Vesicles in Optic Nerve Injury: Neuroprotection and Mitochondrial Homeostasis / Mira Park, Hyun Ah Shin, Van-An Duong, Hookeun Lee, Helen Lew. - Cells (2022 Nov 22;11(23):3720)

Abstract

Stem cell therapies hold great promise as alternative treatments for incurable optic nerve disorders. Although mesenchymal stem cells exhibit various tissue regeneration and recovery capabilities that may serve as valuable therapies, the clinical applications remain limited. Thus, we investigated the utility of extracellular vesicles (EVs) from human placenta-derived mesenchymal stem cells (hPSCs) in this context. Hypoxically preconditioned hPSCs (HPPSCs) were prepared via short-term incubation under 2.2% O2 and 5.5% CO2. The EVs were then isolated. R28 cells (retinal precursor cells) were exposed to CoCl2 and treated with EVs for 24 h. Cell proliferation and regeneration were measured using a BrdU assay and immunoblotting; ATP quantification revealed the extent of the mitochondrial function. The proteome was determined via liquid chromatography-tandem mass spectroscopy. Differentially expressed proteins (DEPs) were detected and their interactions identified. HPPSC_EVs functions were explored using animal models of optic nerve compression. HPPSC_EVs restored cell proliferation and mitochondrial quality control in R28 cells damaged by CoCl2. We identified DEPs (p < 0.05) that aided recovery. The mitochondrial DEPs included LONP1; PARK7; VDAC1, 2, and 3; HSPD1; and HSPA9. EVs regulated the levels of mitophagic proteins in R28 cells injured by hypoxia; the protein levels did not increase in LONP1 knockdown cells. LONP1 is a key mediator of the mitophagy that restores mitochondrial function after hypoxia-induced optic nerve injury.

Les thérapies à base de cellules souches sont très prometteuses en tant que traitements alternatifs pour les troubles incurables du nerf optique. Bien que les cellules souches mésenchymateuses présentent diverses capacités de régénération et de récupération des tissus qui peuvent servir de thérapies précieuses, les applications cliniques restent limitées. Nous avons donc étudié l'utilité des vésicules extracellulaires (VE) des cellules souches mésenchymateuses dérivées du placenta humain (hPSC) dans ce contexte. Des cellules souches mésenchymateuses humaines préconditionnées hypoxiquement (HPPSC) ont été préparées par une incubation de courte durée sous 2,2 % d'O2 et 5,5 % de CO2. Les EVs ont ensuite été isolées. Les cellules R28 (cellules précurseurs de la rétine) ont été exposées au CoCl2 et traitées avec les EVs pendant 24 heures. La prolifération et la régénération cellulaires ont été mesurées à l'aide d'un test BrdU et d'un immunoblotting ; la quantification de l'ATP a révélé l'étendue de la fonction mitochondriale. Le protéome a été déterminé par chromatographie liquide et spectroscopie de masse en tandem. Les protéines différentiellement exprimées (DEP) ont été détectées et leurs interactions identifiées. Les fonctions des HPPSC_EVs ont été explorées à l'aide de modèles animaux de compression du nerf optique. Les HPPSC_EVs ont restauré la prolifération cellulaire et le contrôle de la qualité mitochondriale dans les cellules R28 endommagées par le CoCl2. Nous avons identifié des DEP (p < 0,05) qui ont contribué au rétablissement. Les DEP mitochondriaux comprenaient LONP1, PARK7, VDAC1, 2 et 3, HSPD1 et HSPA9. Les VE ont régulé les niveaux de protéines mitophagiques dans les cellules R28 blessées par l'hypoxie ; les niveaux de protéines n'ont pas augmenté dans les cellules knockdown LONP1. LONP1 est un médiateur clé de la mitophagie qui rétablit la fonction mitochondriale après une lésion du nerf optique induite par l'hypoxie.

Traduit avec www.DeepL.com/Translator (version gratuite)
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36496979/

- Non-Cell-Autonomous Regulation of Optic Nerve Regeneration by Amacrine Cells / Elena G Sergeeva, Paul A Rosenberg, Larry I Benowitz . – Frontiers in cellular neuroscience (2021 Apr 16 ; 15:666798)

Visual information is conveyed from the eye to the brain through the axons of retinal ganglion cells (RGCs) that course through the optic nerve and synapse onto neurons in multiple subcortical visual relay areas. RGCs cannot regenerate their axons once they are damaged, similar to most mature neurons in the central nervous system (CNS), and soon undergo cell death. These phenomena of neurodegeneration and regenerative failure are widely viewed as being determined by cell-intrinsic mechanisms within RGCs or to be influenced by the extracellular environment, including glial or inflammatory cells. However, a new concept is emerging that the death or survival of RGCs and their ability to regenerate axons are also influenced by the complex circuitry of the retina and that the activation of a multicellular signaling cascade involving changes in inhibitory interneurons - the amacrine cells (AC) - contributes to the fate of RGCs. Here, we review our current understanding of the role that interneurons play in cell survival and axon regeneration after optic nerve injury.

Les informations visuelles sont transmises de l'œil au cerveau par les axones des cellules ganglionnaires de la rétine (CGR) qui traversent le nerf optique et font synapse sur les neurones de plusieurs zones de relais visuel sous-corticales. Les CGR ne peuvent pas régénérer leurs axones lorsqu'ils sont endommagés, comme la plupart des neurones matures du système nerveux central (SNC), et subissent rapidement la mort cellulaire. Ces phénomènes de neurodégénération et d'échec de la régénération sont largement considérés comme étant déterminés par des mécanismes intrinsèques aux cellules des CGR ou comme étant influencés par l'environnement extracellulaire, notamment les cellules gliales ou inflammatoires. Cependant, un nouveau concept émerge selon lequel la mort ou la survie des CGR et leur capacité à régénérer les axones sont également influencées par les circuits complexes de la rétine et que l'activation d'une cascade de signalisation multicellulaire impliquant des changements dans les interneurones inhibiteurs - les cellules amacrines (CA) - contribue au destin des CGR. Nous examinons ici notre compréhension actuelle du rôle que jouent les interneurones dans la survie des cellules et la régénération des axones après une lésion du nerf optique.

Traduit avec www.DeepL.com/Translator (version gratuite)
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33935656/

- Optic nerve regeneration screen identifies multiple genes restricting adult neural repair / Jane A Lindborg, Nicholas M Tran, Devon M Chenette, Kristin DeLuca, Yram Foli, Ramakrishnan Kannan, Yuichi Sekine, Xingxing Wang, Marius Wollan, In-Jung Kim, Joshua R Sanes, Stephen M Strittmatter. - Cell Reports (2021 Mar 2;34(9):108777).

[…] Reduced IL-22 drives concurrent activation of signal transducer and activator of transcription 3 (Stat3) and dual leucine zipper kinase (DLK) pathways and upregulation of multiple neuron-intrinsic regeneration-associated genes (RAGs). Including IL-22, our screen identifies dozens of genes that limit CNS regeneration. Suppression of these genes in the context of axonal damage could support improved neural repair.

En incluant l'IL-22, notre crible identifie des dizaines de gènes qui limitent la régénération du SNC. La suppression de ces gènes dans le contexte d'une lésion axonale pourrait favoriser une meilleure réparation neuronale.

Traduction Deepl : https://www.deepl.com/fr/translator
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33657370/

- Axon Regeneration in the Mammalian Optic Nerve / Philip R Williams, Larry I Benowitz, Jeffrey L Goldberg, Zhigang He. – Annual review of visual science (2020 Sep 15;6:195-213)

The damage or loss of retinal ganglion cells (RGCs) and their axons accounts for the visual functional defects observed after traumatic injury, in degenerative diseases such as glaucoma, or in compressive optic neuropathies such as from optic glioma. By using optic nerve crush injury models, recent studies have revealed the cellular and molecular logic behind the regenerative failure of injured RGC axons in adult mammals and suggested several strategies with translational potential. This review summarizes these findings and discusses challenges for developing clinically applicable neural repair strategies.

L'endommagement ou la perte des cellules ganglionnaires de la rétine (CGR) et de leurs axones explique les déficiences fonctionnelles visuelles observées après une blessure traumatique, dans les maladies dégénératives telles que le glaucome, ou dans les neuropathies optiques compressives telles que le gliome optique. En utilisant des modèles de lésions par écrasement du nerf optique, des études récentes ont révélé la logique cellulaire et moléculaire qui sous-tend l'échec de la régénération des axones de RGC blessés chez les mammifères adultes et ont suggéré plusieurs stratégies ayant un potentiel translationnel. Cette revue résume ces résultats et discute des défis à relever pour développer des stratégies de réparation neuronale cliniquement applicables.

Traduit avec www.DeepL.com/Translator (version gratuite)
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32936739/

- Neuro-protection and Neuro-regeneration of the Optic Nerve: Recent Advances and Future Directions / Kimberly K Gokoffski, Micalla Peng, Basheer Alas, and Phillip Lam. - Current Opinion in Neurology (2020 Feb; 33(1): 93–105).

[…]
Figure 1.
Barriers to Optic Nerve Regeneration
Both cell intrinsic and cell extrinsic factors limit the capacity of retinal ganglion cells (RGCs) to regenerate the optic nerve. The mature retina does not retain a reserve of progenitor cells that can replace lost RGCs. Attempts at RGC transplantation are limited by poor integration rates into the native retina. Axonogenesis of injured and transplanted RGCs is limited intrinsically by anti-regenerative transcription factors and extrinsically by glial scar, and myelin by products. Of the RGCs that manage to sprout new axons, they are not myelinated and have been observed to grow towards aberrant targets or overshoot their targets. Upon reaching the diencephalon, regenerated axons form weak synapses with their synaptic partners.
[…]
NEUROREGENERATION
Cell replacement
[…]
Finally, of the RGCs that manage to integrate into the native retina, the axons they sprout grow towards the optic nerve but few exit the eye and grow into the optic nerve itself. (61) Many of the axons that managed to reach the optic chiasm were observed to grow towards aberrant targets (e.g. into the contralateral optic nerve or back on themselves) instead of the appropriate optic tract. (49) These experiments indicate that cell transplantation alone, without signals that promote axonogenesis and direct axon growth, will be insufficient to regenerate the optic nerve.
[…]
In transected spinal cord, continuous low voltage direct current stimulation for 30 days was associated with new axon growth past the injury site with recovery of electrophysiologic function. (72, 73) Whether exogenous EFs can be safely applied to the optic nerve and whether it will direct the growth of transected axons or axons of transplanted RGCs is under active investigation in our lab.

On a observé qu'un grand nombre des axones qui parvenaient à atteindre le chiasma optique se développaient vers des cibles aberrantes (par exemple dans le nerf optique controlatéral ou sur eux-mêmes) au lieu du tractus optique approprié. (49) Ces expériences indiquent que la transplantation cellulaire seule, sans signaux qui favorisent l'axonogenèse et dirigent la croissance des axones, sera insuffisante pour régénérer le nerf optique. 
[…]
Dans la moelle épinière sectionnée, une stimulation continue par courant continu à basse tension pendant 30 jours a été associée à une nouvelle croissance des axones au-delà du site de la lésion avec récupération de la fonction électrophysiologique. (72, 73) Notre laboratoire étudie activement la possibilité d'appliquer en toute sécurité des FE [champs électriques] exogènes au nerf optique et de diriger la croissance des axones sectionnés ou des axones de RGC transplantés.

Traduit avec www.DeepL.com/Translator (version gratuite)
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8153234/

Nous espérons que ces informations vous seront utiles et nous nous tenons à votre disposition pour toute nouvelle recherche documentaire dans le domaine de la santé.

L’Equipe des documentalistes de Questions-santé,
Le service de réponses en ligne de la Cité de la santé.
Service Questions-santé            
http://www.cite-sciences.fr/fr/au-programme/lieux-ressources/cite-de-la-sante/