La protéine des cellules souches HBEGF restaure la mémoire dans les maladies cérébrales auto-immunes

L'encéphalite anti-NMDAR est un trouble auto-immun dans lequel des auto-anticorps présents dans le liquide céphalorachidien se lient à la sous-unité GluN1 des récepteurs NMDA, les dépouillant des synapses et altérant la mémoire et la cognition. Si environ 80 % des patients s'améliorent sous immunothérapie, plus de 75 % conservent des déficits cognitifs persistants et 12 à 36 % rechutent. Il n'existe aucune thérapie ciblée s'attaquant directement à la perte synaptique de récepteurs qui sous-tend ces déficits. Cette étude est la première à évaluer de manière systématique si les hUC-MSCs peuvent contrecarrer ce mécanisme pathologique central.

Les chercheurs ont d'abord vérifié si le milieu conditionné issu des hUC-MSCs (hUC-MSC-MCM) pouvait prévenir la réduction des NMDAR in vitro. Des neurones hippocampiques primaires de souris traités avec du LCR de patients (Pt CSF) présentaient des réductions significatives de la densité de clusters NMDAR, aussi bien totale que synaptique, par rapport au LCR de sujets sains témoins. Lorsque le hUC-MSC-MCM était ajouté pendant 24 heures en parallèle du Pt CSF, cette réduction était entièrement prévenue (n=6 par groupe, p<0,001). Le même effet protecteur a été reproduit sur des neurones excitateurs du cerveau antérieur dérivés d'iPSC humaines, renforçant la validité translationnelle de ce résultat.

Dans un modèle murin créé par injection stéréotaxique de 4 mg d'IgG humaines issues du LCR de patients, des hUC-MSCs ont été administrées par voie intraveineuse caudale à faible dose (4×10⁵ cellules/souris) et à forte dose (1×10⁶ cellules/souris). Les souris Pt CSF présentaient des déficits nets lors des tests de localisation d'objet nouveau, de reconnaissance d'objet nouveau et du labyrinthe aquatique de Morris, par rapport aux témoins. Le traitement par hUC-MSCs a corrigé ces déficits comportementaux de manière dose-dépendante (n=10 par groupe, p<0,05 à p<0,0001). L'immunofluorescence et l'immunobuvardage hippocampiques ont confirmé que les réductions de GluN1 et de la densité de clusters NMDAR synaptiques induites par le Pt CSF étaient atténuées par le traitement aux cellules souches. Les marqueurs neuro-inflammatoires GFAP et Iba1 étaient également significativement élevés dans le groupe Pt CSF et se normalisaient sous traitement par cellules souches, tandis que la neurogénèse (marquage DCX) restait inchangée entre les groupes.

L'analyse protéomique du hUC-MSC-MCM a identifié HBEGF comme le facteur sécrété clé responsable de l'effet protecteur. L'extinction de HBEGF dans les hUC-MSCs abolissait le bénéfice neuroprotecteur, tandis que l'administration exogène de HBEGF recombinant restaurait les niveaux de NMDAR dans les neurones traités au Pt CSF. Sur le plan mécanistique, il a été montré que HBEGF active la signalisation EGFR, et que le blocage pharmacologique d'EGFR (erlotinib) annulait les effets protecteurs à la fois du hUC-MSC-MCM et du HBEGF recombinant. En aval, l'activation d'EGFR augmentait la phosphorylation de GluN1 et stabilisait l'expression de surface des NMDAR contre l'internalisation médiée par les anticorps.

Pour permettre une délivrance ciblée de HBEGF sans transplantation de cellules vivantes, l'équipe a utilisé le système d'exosomes MAPLEX, qui fusionne HBEGF à la protéine photosensible mMaple3 ancrée à la surface de l'exosome. Sous exposition à une lumière de 405 nm, mMaple3 se clive, libérant HBEGF de manière intracellulaire dans les neurones receveurs. Les exosomes MAPLEX-HBEGF administrés in vivo ont reproduit les bénéfices cognitifs et la préservation des NMDAR observés avec le traitement complet par hUC-MSCs, validant ainsi la plateforme de délivrance. Les principales réserves incluent la nature exclusivement préclinique de ce travail, le recours au transfert passif d'anticorps plutôt qu'à une immunisation active, ainsi que la nécessité d'établir la faisabilité de la délivrance de lumière dans les structures cérébrales profondes en vue d'une translation clinique.