Psychiatrie dans un "Dich": cellules souches et organoïdes cérébraux modélisant les "troubles du spectre de l'autisme"

Aperçu: G.M.

 Les "troubles du spectre de l'autisme" sont un groupe de troubles neurodéveloppementales envahissantes à étiologie hétérogène, caractérisées par des déficits de cognition sociale, de communication et de flexibilité comportementale. Malgré un effort scientifique croissant pour trouver les explications physiopathologiques du trouble, les liens neurobiologiques restent flous. Une grande quantité de preuves suggère que les processus pathologiques qui se déroulent dans le neurodéveloppement embryonnaire précoce pourraient être responsables de la manifestation ultérieure des symptômes autistiques. Ce développement dysfonctionnel comprend des processus de maturation / différenciation altérés, des perturbations dans la communication cellule-cellule et un rapport déséquilibré entre certaines populations neuronales. Tous ces processus dépendent fortement de l'interconnectivité et des organisations tridimensionnelles du cerveau. En outre, afin de mieux comprendre la neurobiologie complexe des "troubles du spectre de l'autisme", des modèles de troubles valides sont essentiels.  

Les cellules souches pluripotentes induites pourraient potentiellement aider à élucider les mécanismes complexes du trouble et conduire au développement d'un traitement individualisé plus efficace. L'approche des cellules souches pluripotentes induites permet la comparaison entre le développement de divers phénotypes cellulaires générés à partir de lignées cellulaires de patients et d'individus sans troubles.  

Une nouvelle technologie organoïde avancée permet de créer des modèles tridimensionnels in vitro du développement du cerveau et de l'interconnectivité structurelle, basés sur des cellules souches pluripotentes induites dérivées des individus respectifs. Le plus grand défi pour la modélisation des maladies psychiatriques in vitro est de trouver et d'établir le lien entre les résultats cellulaires et moléculaires avec les symptômes cliniques, et de donner un aperçu de la faisabilité et de l'applicabilité de ce nouvel outil d'ingénierie tissulaire en psychiatrie.

Biol Psychiatry. 2017 Nov 16. pii: S0006-3223(17)32197-2. doi: 10.1016/j.biopsych.2017.11.011.

Psychiatry in a Dish: Stem Cells and Brain Organoids Modeling Autism Spectrum Disorders

Ilieva M¹, Fex Svenningsen Ų, Thorsen M³, Michel TM⁴.

Author information

1

Department of Psychiatry, University of Southern Denmark, Odense, Denmark. Electronic address: milieva@health.sdu.dk.

2

Department of Neuroscience Research, University of Southern Denmark, Odense, Denmark.

3

Department of Psychiatry, University of Southern Denmark, Odense, Denmark.

4

Department of Psychiatry, University of Southern Denmark, Odense, Denmark; Odense Center for Applied Neuroscience BRIDGE, University of Southern Denmark, Psychiatry in the Region of Southern Denmark, Odense University Hospital, Odense, Denmark.

Abstract

Autism spectrum disorders are a group of pervasive neurodevelopmental conditions with heterogeneous etiology, characterized by deficits in social cognition, communication, and behavioral flexibility. Despite an increasing scientific effort to find the pathophysiological explanations for the disease, the neurobiological links remain unclear. A large amount of evidence suggests that pathological processes taking place in early embryonic neurodevelopment might be responsible for later manifestation of autistic symptoms. This dysfunctional development includes altered maturation/differentiation processes, disturbances in cell-cell communication, and an unbalanced ratio between certain neuronal populations. All those processes are highly dependent on the interconnectivity and three-dimensional organizations of the brain. Moreover, in order to gain a deeper understanding of the complex neurobiology of autism spectrum disorders, valid disease models are pivotal. Induced pluripotent stem cells could potentially help to elucidate the complex mechanisms of the disease and lead to the development of more effective individualized treatment. The induced pluripotent stem cells approach allows comparison between the development of various cellular phenotypes generated from cell lines of patients and healthy individuals. A newly advanced organoid technology makes it possible to create three-dimensional in vitro models of brain development and structural interconnectivity, based on induced pluripotent stem cells derived from the respective individuals. The biggest challenge for modeling psychiatric diseases in vitro is finding and establishing the link between cellular and molecular findings with the clinical symptoms, and this review aims to give an overview over the feasibility and applicability of this new tissue engineering tool in psychiatry.

PMID:29295738

DOI:10.1016/j.biopsych.2017.11.011