La maladie de Parkinson (MP) touche pr猫s de 100 000 Canadiens et 10 millions de personnes 脿 travers le monde. Se caract茅risant par une insuffisance de production en dopamine, cette maladie neurod茅g茅n茅rative perturbe la transmission de signaux dans le cerveau et nuit 脿 son bon fonctionnement. Ses sympt么mes moteurs, tels que les tremblements, la lenteur et la rigidit茅 musculaire, ainsi que les probl猫mes d鈥櫭﹒uilibre, peuvent appara卯tre et s鈥檃ggraver chez des patients qui ont discr猫tement port茅 la maladie pendant des ann茅es. Les sympt么mes plus m茅connus de la MP, comme la d茅pression, l鈥檃nxi茅t茅, les hallucinations, les vertiges et les troubles du sommeil, sont tout aussi d茅vastateurs.
Bien qu鈥檌l n鈥檈xiste aucun traitement d茅finitif de la MP, une 茅quipe de chercheurs au Neuro (Institut-H么pital neurologique de Montr茅al) fait d鈥檌mportantes avanc茅es en recherches th茅rapeutiques pour la MP gr芒ce 脿 des innovations r茅volutionnaires. Sous la direction de Thomas Durcan, professeur agr茅g茅 au D茅partement de neurologie et de neurochirurgie de l鈥檜niversit茅 91社区 et directeur de la Plateforme de d茅couverte de m茅dicaments en phase pr茅coce (PDMPP) du Neuro, cette 茅quipe a mis en 艙uvre la technologie des cellules souches pour cr茅er des organo茂des humains.
Les organo茂des sont de minuscules cultures 3D de tissus d茅riv茅s de cellules souches qui reproduisent les traits principaux des organes humains. Avec le soutien du Dr. Edward Fon, directeur scientifique du Neuro, l鈥櫭﹒uipe de Durcan est parvenue 脿 recr茅er l鈥檕rgane le plus complexe qui soit : le cerveau.
Les organo茂des c茅r茅braux sont une avanc茅e majeure dans la recherche neurologique, car ils peuvent 锚tre personnalis茅s 脿 l鈥檃ide de cellules reprogramm茅es provenant de patients. Puisqu鈥檌ls constituent les mod猫les les plus similaires aux cerveaux des patients, les organo茂des offrent une approche tr猫s pr茅cise et novatrice pour 茅tudier les m茅canismes des maladies et pour acc茅l茅rer la d茅couverte de nouveaux m茅dicaments.
Toutefois, le d茅veloppement 脿 grande 茅chelle de ces organo茂des, qui ont un diam猫tre d鈥檈nviron deux millim猫tres, comporte un v茅ritable d茅fi.
芦 La m茅thodologie 茅tait incoh茅rente. Les organo茂des variaient en taille et en forme, ce qui rendait difficile de veiller 脿 leur sant茅 et 脿 leur reproductibilit茅 禄, raconte Durcan. 芦 On s鈥檈st demand茅 si on pouvait uniformiser le processus et augmenter la production tout en r茅duisant la charge de travail physique et de temps au laboratoire. Il nous fallait un meilleur syst猫me. 禄
Avec le soutien de , HBHL et NeuroSphere, l鈥櫭﹒uipe de Durcan a collabor茅 avec Christopher Moraes, professeur agr茅g茅 au D茅partement de g茅nie chimique, afin d鈥檃ugmenter le processus de production d鈥檕rgano茂des pour l鈥櫭﹙aluation de traitements potentiels.
En cultivant les organo茂des sur des disques biofabriqu茅s et en les incubant dans de grands bior茅acteurs, l鈥櫭﹒uipe peut d茅sormais contr么ler et uniformiser la croissance des organo茂des c茅r茅braux, g茅n茅rant plus de 800 sp茅cimens simultan茅ment. Cette m茅thode simplifi茅e permet non seulement de r茅duire les co没ts et de gagner du temps, mais facilite aussi la production d鈥檕rgano茂des sp茅cifiques aux patients, am茅liorant ainsi le potentiel de traitements personnalis茅s pour des maladies variables comme la MP.
芦 La maladie de Parkinson n鈥檈st pas caus茅e par un seul g猫ne. Il s鈥檃git en fait d鈥檜n terme g茅n茅rique : il y a plus de 100 g猫nes dans la MP 禄, explique Durcan. 芦 Notre objectif est d鈥檈xplorer ces diff茅rents g猫nes 脿 l鈥檃ide d鈥檕utils d鈥檌magerie avanc茅e et de d茅velopper une plateforme d鈥檌magerie 3D automatis茅e. On est partis d鈥檜n probl猫me biologique qui s鈥檈st transform茅 en probl猫me d鈥檌ng茅nierie et qui devient maintenant un probl猫me de donn茅es : on a d鈥檌nnombrables t茅raoctets de donn茅es provenant de l鈥檌magerie 3D des organo茂des. La prochaine 茅tape sera l鈥檜tilisation de l鈥檌ntelligence artificielle pour concilier ces donn茅es et identifier les 茅l茅ments signatures de la maladie. 禄
La pand茅mie de COVID-19 est en partie responsable de cette avanc茅e : l鈥檃cc猫s limit茅 au laboratoire en mars 2020 a confront茅 l鈥櫭﹒uipe 脿 une d茅cision difficile. C鈥檈st Nguyen-Vi Mohamed, chercheuse postdoctorale 脿 l鈥櫭﹑oque, qui a lanc茅 l鈥檌d茅e de combiner les technologies des disques biofabriqu茅s et des bior茅acteurs.
Paula L茅pine, assistante 脿 la recherche, qualifie cette d茅marche d鈥檜n v茅ritable acte de foi : 芦 Notre ancienne m茅thode de production exigeait de nourrir les organo茂des au moins trois fois par semaine. On devait tout r茅organiser. On a transf茅r茅 tous les organo茂des dans de grands bior茅acteurs pouvant en contenir des centaines. Soit on prenait un risque, soit on les perdait tous 禄, explique-t-elle.
Les recherches de l鈥櫭﹒uipe ont donc 茅t茅 acc茅l茅r茅es de mani猫re inattendue. 芦 Les scientifiques, on aime prendre notre temps et examiner toutes les variables 禄, admet Durcan. 芦 On a 茅t茅 contraints de tester notre th茅orie et d鈥檈sp茅rer que tout ira pour le mieux. La culture est rest茅e vivante et on a pu l鈥檜tiliser 脿 l鈥檃utomne 2020. Jusqu鈥櫭� ce jour, on poursuit encore avec cette m茅thode. 禄
L鈥檃pproche de la science ouverte adopt茅e par l鈥櫭﹒uipe de Durcan garantit la transparence et l鈥檃ccessibilit茅 脿 l鈥檈nsemble de la communaut茅 scientifique. Leur m茅thodologie est disponible en ligne dans plusieurs langues et formats. 芦 Notre objectif 茅tait de construire et d鈥檃m茅liorer ces processus et flux de travail, en les appliquant 脿 un pipeline de d茅couverte translationnelle. En ce moment, on d茅veloppe un portail avec les donn茅es sur les lign茅es cellulaires et les modules 禄, indique Durcan.
Alors que cette nouvelle technologie gagne du terrain, les efforts de collaboration envers l鈥檃pplication des connaissances sont essentiels au progr猫s de la recherche sur la MP. 芦 La communaut茅 scientifique commence 脿 accepter que les organo茂des peuvent 锚tre utilis茅s au-del脿 des 茅tudes sur le d茅veloppement neurologique : ils constituent un mod猫le utile pour les maladies d茅g茅n茅ratives 禄, fait remarquer L茅pine.
T茅moignant du potentiel des organo茂des c茅r茅braux, l鈥櫭﹒uipe de Durcan collabore pr茅sentement avec l鈥檜niversit茅 Western pour identifier les traitements prometteurs de la maladie de Parkinson par l鈥檈ntremise d鈥檜ne . Ce partenariat de science ouverte permet 脿 l鈥櫭﹒uipe de cultiver et de distribuer les donn茅es recueillies 脿 l鈥檃ide des organo茂des.
芦 On apporte des observations qui font avancer la recherche dans le pipeline d鈥檃pplication des connaissances. Ces synergies permettent 脿 nos partenaires de mener des tests et des recherches th茅rapeutiques plus pouss茅es 禄, souligne Durcan. Cet effort collaboratif devrait permettre d鈥檃cc茅l茅rer le processus de d茅couverte de la maladie de Parkinson, favorisant un 茅cosyst猫me dynamique pour le progr猫s des avanc茅es dans le domaine.
