Prix Cerveau en tête: Marissa Athena Lithopoulos

Précieux prématurés : La recherche sur les effets de l’oxygénothérapie révèle les mécanismes des lésions cérébrales et éclaire les pratiques en matière de soins néonatals.

L’oxygénothérapie administrée aux prématurés, qui leur sauve la vie, entraîne souvent une maladie pulmonaire chronique appelée dysplasie broncho-pulmonaire (DBP). La DBP est associée à un développement neurologique anormal, tel que des déficits moteurs et cognitifs, mais cette association n’était pas bien comprise jusqu’à présent. Marissa Lithopoulos, doctorante à l’Université d’Ottawa, a dirigé une étude qui a établi un modèle de souris néonatale de DBP induite par l’hyperoxie. Il s’agissait de la première étude à explorer les conséquences à long terme sur les cellules progénitrices neurales (CPN, qui sont les cellules qui deviennent les neurones) et les vaisseaux sanguins environnants (la niche vasculaire), des éléments cruciaux pour le développement neurologique. Lithopoulos et ses collègues ont constaté que l’exposition à l’hyperoxie néonatale déréglait la fonction vasculaire, ce qui était associé à un important remodelage vasculaire à long terme. En outre, ils ont démontré que l’exposition à l’hyperoxie néonatale entraînait un déclin significatif de la population de CPN, de la prolifération des CPN et de la neurogenèse chez les souris au 14e jour postnatal et à l’âge d’un an. Les résultats obtenus chez les souris ont été confirmés par l’utilisation de CPN provenant de babouins néonataux prématurés.

Pour mieux comprendre les mécanismes à l’origine de ces déficits, les chercheurs ont analysé l’expression des gènes dans les régions cérébrales de niche du CPN. L’exposition néonatale à l’hyperoxie a modifié de manière significative l’expression de gènes essentiels à la croissance de nouveaux vaisseaux sanguins (angiogenèse), à l’autorégulation vasculaire, à la croissance/génèse cellulaire (prolifération) et à la formation de nouveaux neurones (neurogenèse). Ces déficiences sont en corrélation avec les déficits moteurs et cognitifs chez les souris vieillissantes exposées à l’hyperoxie, similaires aux déficits observés chez les patients atteints de DBP.

L’impact potentiel de cette recherche est important pour les prématurés et leurs familles, ainsi que pour les domaines des neurosciences, de la néonatologie et de la biologie du développement. Malheureusement, les naissances prématurées touchent chaque année 15 millions d’enfants dans le monde. Cette étude pourrait considérablement influencer les pratiques néonatologiques en vue d’une utilisation judicieuse de l’oxygénothérapie et d’une amélioration des résultats pour les nourrissons atteints de prématurité dans le monde entier. En outre, cette étude établit un lien entre la DBP et un développement neurologique anormal, en mettant en évidence le rôle des CPN et de leur niche vasculaire. Elle comble donc des lacunes importantes dans nos connaissances et fournit de nouvelles cibles thérapeutiques cellulaires à explorer dans les recherches futures. En outre, Lithopoulos et ses collègues ont identifié des mécanismes moléculaires susceptibles de contribuer aux déficiences induites par l’hyperoxie. Les mécanismes mis en évidence dans cette recherche, ainsi que les données que le groupe de recherche a partagées publiquement, peuvent stimuler des recherches supplémentaires pour approfondir notre compréhension des lésions cérébrales induites par l’hyperoxie et conduire au développement de thérapies potentielles pour aider cette population vulnérable de patients. Cette recherche démontre également que les perturbations précoces du développement du cerveau pendant la période postnatale peuvent avoir des conséquences tout au long de la vie. Enfin, le modèle de babouin cliniquement pertinent utilisé dans l’étude peut être utilisé à l’avenir pour mieux comprendre les troubles du développement neurologique à des moments uniques de la gestation.

À propos de Marissa Lithopoulos

La passion de la Dre Marissa Lithopoulos pour l’amélioration de la vie des enfants prématurés découle de la perte de son frère à la suite de complications liées à une naissance prématurée. La Dre Lithopoulos a mené cette recherche en tant qu’étudiante au doctorat dans le laboratoire du Dr Bernard Thébaud à l’Institut de recherche de l’Hôpital d’Ottawa, après avoir obtenu une bourse d’études supérieures du Canada Frederick Banting et Charles Best des Instituts de recherche en santé du Canada (IRSC). En tant que chef d’équipe du projet, elle a conceptualisé et conçu les expériences de cette étude et a recueilli la plupart des données. Il s’agit d’une étude hautement collaborative à laquelle plusieurs chercheurs ont contribué intellectuellement. Dans les cas qui nécessitaient l’expertise d’autres personnes, le Dr Lithopoulos a fait appel à des experts locaux en neurosciences : Baptiste Lacoste, Jing Wang, Diane Lagace et Ruth Slack. Pour les expériences sur les babouins néonatals, le Dr Lithopoulos a facilité une collaboration internationale avec des scientifiques de renommée mondiale et a obtenu un supplément pour études à l’étranger Michael Smith des IRSC, afin de mener des expériences à l’Université du Texas à San Antonio, qui abrite le seul modèle de babouin prématuré au monde. Avec les conseils des docteurs Steven Seidner, Shamimunisa Mustafa, Alvaro Moreira et Cynthia Blanco, elle est devenue la première scientifique à isoler les CPN de babouins néonataux prématurés, ce qui a contribué à renforcer la pertinence clinique de cette étude. La Dre Lithopoulos a interprété les données avec l’aide de son superviseur et de ses collaborateurs et a rédigé la publication de la recherche. La Dre Lithopoulos a obtenu son doctorat en juin 2021 et est actuellement chercheure postdoctorale à l’Hospital for Sick Children et chercheure invitée à l’université de Colombie-Britannique, où elle travaille avec d’éminents leaders mondiaux dans le domaine de la biologie des cellules souches, le Dr David Kaplan et la Dre Freda Miller. La Dr Lithopoulos bénéficie d’une bourse des IRSC et poursuit ses recherches pour comprendre et améliorer les résultats des naissances prématurées.

Sources de financement

Cette étude a été soutenue par les IRSC, Stem Cell Network, Ontario Institute for Regenerative Medicine, the Children’s Hospital of Eastern Ontario Foundation, et Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo #2021/12354-8, #2018/09125-4.