Selon des scientifiques de Stanford Medicine, une minuscule créature marine au mode de vie étrange pourrait fournir des informations précieuses sur les troubles neurodégénératifs humains, tels que la maladie d'Alzheimer.

Botryllus schlosseri, également appelé tunicier étoilé, est le parent évolutif le plus proche de l'homme parmi les invertébrés marins. Attaché aux rochers le long de la côte, il apparaît comme un minuscule organisme en forme de fleur. Les tuniciers étoilés commencent leur vie en tant que petites créatures ressemblant à des têtards avec deux cerveaux, nageant dans l'océan. Mais finalement, ils dérivent de la surface, s'installant dans une vie stationnaire sur un rocher, rejoignant une colonie d'autres tuniciers.

Au fur et à mesure que le tunicier, également appelé ascidie, s'adapte à son nouveau mode de vie de patate de canapé, il perd de la puissance cérébrale :l'un des deux cerveaux, son utilisation pour la navigation maritime désormais obsolète, commence à se dissoudre. La façon dont le cerveau des invertébrés dégénère et disparaît a des parallèles importants avec la façon dont le cerveau dégénère dans les troubles neuraux humains, a déclaré Irving Weissman, MD, directeur de l'Institut de biologie des cellules souches et de médecine régénérative.

Dans un article publié le 11 juillet dans les Actes de l'Académie nationale des sciences , Weissman et ses collègues ont montré que de nombreux gènes associés à la neurodégénérescence chez Botryllus ont des analogues aux gènes associés à la neurodégénérescence chez l'homme. De plus, selon les chercheurs, les modifications génétiques qui s'accumulent au fil des décennies dans les colonies de Botryllus affectent la neurodégénérescence de la même manière que les modifications génétiques liées à l'âge affectent la neurodégénérescence chez les personnes âgées.

Weissman et d'autres scientifiques pensent que Botryllus est le représentant moderne du début de la branche vertébrée de l'arbre de vie. Tous les animaux dotés d'une colonne vertébrale, pensent-ils, ont d'abord évolué à partir de ce minuscule tunicier de mer.

"Bien que le chemin qui a conduit aux humains se soit divisé loin dans le temps, l'essentiel pourrait rester le même", a déclaré Weissman, qui est le Virginia and D.K. Professeur Ludwig en recherche clinique sur la recherche sur le cancer, et co-auteur principal de l'article avec la scientifique Ayelet Voskoboynik, Ph.D., qui dirige des études sur cet organisme marin à la station marine Hopkins de Stanford à Pacific Grove. La chercheuse postdoctorale Chiara Anselmi, Ph.D., est la première auteure de l'article.

Établir des parallèles

Le cycle de vie de Botryllus offre de nombreux avantages en tant qu'organisme modèle pour les études de neurodégénérescence :chaque semaine, chaque organisme Botryllus d'une colonie se reproduit de manière asexuée, produisant deux à quatre bourgeons qui deviennent de nouveaux organismes. Chaque bourgeon termine son développement en deux semaines, vit comme un adulte pendant une semaine, puis se détériore et meurt le dernier jour de la troisième semaine.

Les chercheurs pensaient à l'origine que le nombre de neurones de Botryllus resterait stable pendant la majeure partie de la dernière semaine de son stade adulte, a déclaré Anselmi. Mais ce n'est pas ce qu'ils ont vu. "Il existe un schéma spécifique de dégénérescence neuronale", a-t-elle déclaré. "Sur environ 1 000 gènes impliqués dans la dégénérescence neurale, nous avons découvert que 428 sont des gènes partagés par les humains et Botryllus."

En plus de leur cycle de vie rapide, Botryllus offre un autre avantage en tant que modèle de recherche :il semble accumuler des mutations dans ses gènes de la même manière que les humains. Les colonies de Botryllus dans cette étude existent depuis plus de 20 ans. Parce que les organismes de la colonie se reproduisent de manière asexuée par un processus médié par les cellules souches, leurs cellules souches sont les seules cellules des colonies qui se maintiennent au fil des ans, et elles accumulent très probablement des défauts au fil du temps de la même manière que les gènes humains. /P>

Cellules souches plus âgées, cerveaux plus petits

Les personnes âgées développent plus souvent une maladie neurodégénérative que les jeunes, et les cellules souches neurales humaines sont moins actives lorsqu'elles sont plus âgées que lorsqu'elles sont jeunes. Une tendance similaire est observée dans les colonies âgées de Botryllus.

"Quelque chose arrive aux cellules souches de la colonie en cours de route et, après 20 ans, elles ne peuvent plus se régénérer comme elles le faisaient quand elles étaient jeunes", a déclaré Voskoboynik. "Il y a une réduction des neurones de près de 30 % dans les cerveaux individuels de la colonie âgée et, même au sommet du développement neuronal, les colonies plus âgées ne peuvent pas correspondre à la génération neuronale des jeunes colonies. Il est étonnant que dans un invertébré vous peut voir les mêmes changements dans les gènes du jeune au vieux que vous voyez chez les humains vieillissants."

De plus, les tuniciers des colonies vieillissantes partagent une ressemblance moléculaire avec les personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer, la maladie neurodégénérative qui frappe généralement au cours des dernières décennies de la vie, a déclaré Voskoboynik. L'une des caractéristiques de la maladie d'Alzheimer est une accumulation de plaques amyloïdes, qui sont créées lorsque les protéines précurseurs de l'amyloïde (APP) fusionnent ensemble. "Lorsque les individus des colonies âgées traversent ce cycle asexué, non seulement ils fabriquent beaucoup moins de neurones, mais ces neurones ont beaucoup d'APP", a déclaré Weissman.

Parce que personne ne connaît la cause de la maladie d'Alzheimer ou l'importance des plaques amyloïdes dans les neurones, les chercheurs espèrent que Botryllus pourrait être une plate-forme puissante pour étudier la maladie.

"Nous pouvons facilement créer 250 descendants chaque semaine et étudier divers aspects de leur développement neuronal et de leur dégénérescence. Par exemple, nous pouvons bloquer des voies spécifiques qui pourraient conduire à l'accumulation d'amyloïde ou à d'autres aspects de la neurodégénérescence d'Alzheimer", a déclaré Weissman.