La protéomique quantitative basée sur la spectrométrie de masse révèle des changements dans la composition de la MEC au cours de la régénération de la moelle épinière du poisson zèbre. un Chronologie de la repousse axonale et de la récupération fonctionnelle après une lésion médullaire chez le poisson zèbre larvaire. Les moments de collecte de tissus pour l’analyse par spectrométrie de masse (MS) sont indiqués. b Évolution temporelle de la repousse axonale après transection de la moelle épinière. Montré est le même animal à différents moments après SCI. Les lignes pointillées indiquent la région du tronc disséquée pour l’analyse MS. Les images présentées sont des projections d’intensité maximale du site de la lésion vertébrale (vue latérale ; rostrale est à gauche). c–d Cartes thermiques des protéines matrisomales présentant une abondance différentielle entre les lésions (1 dpl, c; 2 personnes, d) et des groupes du même âge sans lésions (n= 3 répétitions biologiques indépendantes pour chaque groupe expérimental). Chaque colonne représente une répétition biologique et chaque ligne une protéine. Calcul FDR basé sur les permutations, bilatéral t -test. Les astérisques indiquent les protéines matrisomales communes aux deux moments. e L’expression des gènes indiqués, codant pour des protéines matrisomales régulées différentiellement, est régulée positivement dans le site de la lésion, comme déterminé par hybridation in situ (ISH ; vue latérale ; rostral est à gauche). n≥ 9 animaux pour chaque gène. F L’expression des gènes indiqués, codant pour des protéines matrisomales différentiellement régulées, est détectée dans le moignon de la moelle épinière, son voisinage immédiat ou le noyau de la lésion hautement désorganisé (tête de flèche), tel que déterminé par fluorescence ISH sur des coupes de tissus transversales (dorsale vers le haut). Les astérisques indiquent les artefacts de coloration. n ≥ 5 animaux pour chaque gène. un–F Barres d’échelle : 250 µm (ben haut), 100 µm (e), 25 µm (ben bas), 20 µm (F). jours dpl après la lésion, changement de pli FC, taux de fausses découvertes FDR, variante var. Crédit: Communications naturelles(2023). DOI : 10.1038/s41467-023-42339-7
Chez les mammifères, y compris les humains, du tissu cicatriciel se forme après une blessure à la moelle épinière dans le cadre du processus de guérison. Chez les mammifères, cela présente cependant un sérieux inconvénient : le tissu cicatriciel ne peut pas être pénétré par les nerfs en repousse. En conséquence, les nerfs sectionnés ne peuvent pas se régénérer. En cas de lésion de la moelle épinière, cela conduit à une paralysie permanente.
Dans des études précédentes, Daniel Wehner a montré que le poisson zèbre forme également du tissu cicatriciel après une lésion de la moelle épinière. Cependant, le poisson zèbre est capable de régénérer ses nerfs et de retrouver sa fonction motrice, même après une grave lésion de la moelle épinière. La manière dont ils y parviennent est encore mal comprise. Wehner et son équipe de l’Institut Max Planck pour la science de la lumière (MPL) tentent de changer cela.
Le poisson zèbre, sujet des recherches de Wehner, est frugal et peu exigeant. En tant que vertébrés, ils sont génétiquement similaires aux humains ; plus de 80 pour cent des gènes connus pour causer des maladies humaines se trouvent également chez ces poissons. De plus, les larves du poisson zèbre sont transparentes, ce qui signifie que la formation des tissus peut être étudiée chez l’animal vivant à l’aide de techniques d’imagerie de pointe, dont certaines sont en cours de développement au MPL.
Dans des travaux scientifiques antérieurs, le groupe de recherche de Wehner et les scientifiques du département d’optomécanique biologique dirigé par Jochen Guck, directeur de l’institut d’Erlangen, ont déjà montré qu’il “doit” y avoir des différences entre la composition biochimique et les propriétés mécaniques du tissu cicatriciel dans mammifères et tissus de plaies chez le poisson zèbre. Chez le poisson zèbre, le tissu de la moelle épinière se raidit après une blessure, alors que l’inverse est observé chez les mammifères.
En outre, les scientifiques ont découvert que les fibres nerveuses du poisson zèbre peuvent non seulement se développer à travers le tissu de la plaie, mais que leur croissance est en réalité stimulée par celui-ci. Dans un nouvel article publié dans la revue Communications naturellesl’équipe a maintenant identifié une autre pièce du puzzle dans la compréhension de la différence entre la cicatrisation des plaies et la capacité associée de la moelle épinière à se régénérer chez les mammifères et le poisson zèbre.
Dans la présente étude, Wehner et ses collègues ont comparé les tissus des plaies de rat à ceux du poisson zèbre pour trouver de nouveaux composants susceptibles d’interférer avec la régénération nerveuse chez les mammifères.
“Nous voulions savoir s’il existe des protéines inhibitrices dans le tissu cicatriciel du rat qui ne sont pas présentes chez le poisson zèbre”, explique Julia Kolb, première auteure de la publication et titulaire d’un doctorat. étudiant dans le groupe de Wehner.
Dans le cadre d’une collaboration interdisciplinaire entre les groupes de recherche MPL de Wehner, Kanwarpal Singh et le département du directeur Guck, les scientifiques ont pu identifier des protéines appartenant à la famille des petits protéoglycanes riches en leucine (SLRP), très abondantes dans la cicatrice. tissus de rats, de souris et d’humains. Cependant, ils étaient à peine détectables dans le tissu de la plaie suite à une lésion de la moelle épinière chez le poisson zèbre.
L’équipe a ensuite utilisé une génétique de pointe pour augmenter l’abondance de protéines SLRP dans les tissus de la plaie du poisson zèbre. Le résultat était clair : la capacité de régénération du poisson manipulé était considérablement réduite et les propriétés mécaniques du tissu blessé étaient modifiées pour atteindre un état similaire à celui du tissu cicatriciel des mammifères.
Wehner déclare : « Ce résultat est non seulement extrêmement excitant et offre une explication de la différence de capacité de régénération entre les humains et le poisson zèbre, mais ouvre également la possibilité que nous puissions progressivement mieux comprendre le développement du tissu cicatriciel chez les mammifères. facteurs qui inhibent la régénération nerveuse chez les mammifères. De tels composants, tels que les SLRP étudiés par le groupe MPL, peuvent être isolés et testés individuellement pour leur mode d’action chez les poissons.
“Grâce à cette compréhension, nous espérons développer à l’avenir de nouvelles approches thérapeutiques pour les lésions de la moelle épinière chez l’homme.”
Plus d’information:
Julia Kolb et al, Les petits protéoglycanes riches en leucine inhibent la régénération du SNC en modifiant les propriétés structurelles et mécaniques de l’environnement de la lésion, Communications naturelles(2023). DOI : 10.1038/s41467-023-42339-7
Fourni par la Société Max Planck
Citation: Décrypter les secrets de la régénération de la moelle épinière protéine par protéine (10 novembre 2023) récupéré le 10 novembre 2023 sur
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