Le remplacement des microglies malades sauve les neurones dans un modèle murin de la maladie de Sandhoff

La maladie de Sandhoff est une maladie lysosomale de surcharge (MLS) neurodégénérative rare mais létale, pour laquelle il n'existe aucun traitement approuvé. Elle résulte de mutations du gène *Hexb*, qui code la sous-unité β de l'enzyme β-hexosaminidase, responsable de la dégradation des gangliosides GM2 et des glycolipides apparentés. En l'absence de cette enzyme, des substrats toxiques s'accumulent, déclenchant une neuro-inflammation progressive et une apoptose neuronale massive, entraînant le décès chez l'humain avant l'âge de quatre ans et chez les modèles murins entre 18 et 20 semaines. Une énigme persistante réside dans le fait que la perturbation d'un gène exprimé presque exclusivement dans la microglie — les cellules immunitaires du cerveau — entraîne principalement la mort des neurones.

Pour étudier ce paradoxe, les chercheurs ont d'abord réalisé une transcriptomique spatiale à haute résolution (Nanostring CosMx, panel de 1 000 gènes, ~196 500 cellules issues de 6 cerveaux) sur des cerveaux de souris de type sauvage et de souris Hexb-knockout (*Hexb*-/-) à 16 semaines. Ils ont confirmé que l'expression de *Hexb* dans le système nerveux central (SNC) est spécifique aux cellules myéloïdes, et ont constaté que les cellules les plus perturbées sur le plan transcriptionnel dans la maladie de Sandhoff étaient les clusters myéloïdes et plusieurs sous-types neuronaux, avec une surexpression marquée de gènes liés à l'apoptose dans les neurones. Les neurones excitateurs présentaient les scores cumulatifs les plus élevés de gènes différentiellement exprimés, confirmant que la perte d'une enzyme microgliale entraîne de profondes conséquences moléculaires sur les neurones.

Pour expliquer mécanistiquement ce lien, l'équipe a réalisé des expériences de milieux conditionnés et de co-culture. Elle a démontré que les cellules microgliales sécrètent activement la protéine Hexβ enzymatiquement active dans l'espace extracellulaire, et que les neurones internalisent cette enzyme sécrétée et la dirigent directement vers leur compartiment lysosomal. Le blocage du récepteur au mannose-6-phosphate (M6PR) — une voie canonique d'internalisation des enzymes lysosomales — a significativement réduit l'internalisation de Hexβ par les neurones, suggérant l'endocytose médiée par le M6PR comme mécanisme principal d'internalisation.

Sur la base de cette découverte mécanistique, les auteurs ont testé si le rétablissement de l'apport en Hexβ dans le cerveau, par remplacement des cellules microgliales malades, pouvait permettre de traiter la maladie. Ils ont combiné une greffe de moelle osseuse (GMO) à base de busulfan avec une inhibition pharmacologique du CSF1R (PLX5622) — une stratégie dont il a été démontré qu'elle permettait d'obtenir un remplacement à l'échelle cérébrale de 70 à 99 % des cellules microgliales par des cellules myéloïdes dérivées de la moelle osseuse du donneur. Les souris *Hexb*-/- traitées par GMO + CSF1Ri ont présenté des améliorations spectaculaires : restauration de l'expression du gène *Hexb* et de l'activité enzymatique, élimination de l'accumulation des substrats ganglioside GM2 et glycoprotéine (confirmée par spectrométrie de masse), inversion des signatures géniques apoptotiques dans les neurones, normalisation de la taille et de la vacuolisation lysosomales neuronales, ainsi qu'une amélioration significative des performances motrices et comportementales par rapport aux témoins *Hexb*-/- non traités. Fait important, la GMO seule (sans CSF1Ri) s'est révélée insuffisante pour reproduire ces bénéfices au niveau du SNC, soulignant la nécessité d'obtenir un remplacement microglial robuste plutôt qu'un engraftment partiel.

Ces résultats résolvent une question biologique fondamentale — comment la déficience d'une enzyme myéloïde peut-elle provoquer une maladie neuronale — et positionnent le remplacement microglial par GMO + CSF1Ri comme une stratégie thérapeutique prometteuse pour la maladie de Sandhoff et potentiellement d'autres MLS du SNC. L'étude soulève également des implications plus larges quant à la compréhension du transfert d'enzymes de la microglie vers les neurones en tant que mécanisme physiologique de l'homéostasie lysosomale dans le cerveau sain.