Nouvelles

Apr 07, 2024

L'apprentissage automatique discrimine P2X7

Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 12673 (2023) Citer cet article 83 Accès 1 Détails d'Altmetric Metrics L'adénosine triphosphate (ATP) est une molécule de signalisation extracellulaire qui principalement

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 12673 (2023) Citer cet article

83 Accès

1 Altmétrique

Détails des métriques

L'adénosine triphosphate (ATP) est une molécule de signalisation extracellulaire qui affecte principalement la situation physiopathologique de l'organisme et peut être détectée par les récepteurs purinergiques, notamment le P2X7 ionotrope. Les cellules souches neuronales (NSC) restent dans les tissus neuronaux adultes et peuvent contribuer aux processus physiologiques via leur activation par des situations physiopathologiques évoquées. Dans cette étude, nous avons révélé que les NSC dérivées de cellules souches pluripotentes induites par l'homme (iNSC) ont une capacité de détection de l'ATP principalement via le récepteur purinergique et ionotrope P2X7. Ensuite, pour développer un système de criblage basé sur l'apprentissage automatique (ML) pour les substances efficaces neuronales d'origine alimentaire et leurs doses efficaces, nous avons collecté les réponses calciques déclenchées par l'ATP d'iNSC prétraitées avec plusieurs substances et doses. Enfin, nous avons découvert que le ML était réalisé à l'aide d'images composites, chacune contenant neuf images de forme d'onde, pour obtenir un meilleur modèle ML (MLM) avec une plus grande précision. Notre MLM peut trier correctement les changements subtils non identifiés dans les formes d'onde produites par les iNSC prétraités avec chaque substance et/ou dose dans le groupe positif, avec des changements communs d'expression d'ARNm appartenant aux signatures ontologiques des gènes.

Le cerveau est connu pour être l’organe le plus complexe et le plus flexible du corps. Le développement du réseau neuronal dans le cerveau fœtal est susceptible d’être affecté par les produits chimiques qui traversent la barrière placentaire1,2. Après la naissance, le cerveau humain continue de croître et de développer des réseaux neuronaux fonctionnels qui reçoivent une stimulation externe sous forme d'informations significatives. Cependant, l’exposition postnatale à des substances neurotoxiques telles que le polychlorobiphényle peut avoir des effets négatifs sur le développement mental et moteur3. Même dans le cerveau adulte, les réseaux neuronaux essentiels établis doivent être maintenus et de nouveaux réseaux doivent être développés jusqu'à la mort4. Des études récentes ont révélé que le cerveau humain adulte contient des cellules souches neurales (NSC) pour la neurogenèse de novo en vue de la régénération et/ou de l'établissement de nouveaux réseaux5. Pour maintenir un équilibre entre l'homéostasie et les modifications des réseaux neuronaux, il est nécessaire d'étudier les doses neuronales efficaces des substances absorbées par l'organisme.

Les aliments et les boissons sont les sources les plus courantes de nutriments et de substances neuronales, notamment les neurotoxines6. Dans les pays industrialisés modernes, plusieurs nouveaux aliments et suppléments avec de mauvaises expériences de consommation arrivent sur le marché. Par exemple, les suppléments minceur contenant de la sibutramine peuvent provoquer de graves problèmes de santé7. En plus des neurotoxines pures, il est important de connaître les doses efficaces des aliments quotidiens contenant des substances qui affectent les neurones telles que la caféine, l'alcool et la théanine.

Les effets neuronaux ont principalement été testés chez les animaux. Cependant, pour répondre aux préoccupations concernant le bien-être animal, des méthodes alternatives de prévision de la neurotoxicité doivent être développées. Les cellules souches pluripotentes induites par l'homme (hiPSC) constituent une ressource idéale pour les systèmes de dépistage toxicologique, car elles peuvent fournir divers types de cellules neuronales avec moins de problèmes éthiques. De nombreux rapports ont montré que les neurones dérivés de hiPSC sont utiles pour évaluer et caractériser la neurotoxicité de substances spécifiques liées à la mort cellulaire ou à la synaptogenèse8,9. Cependant, à ce jour, aucun système de dépistage ne peut séparer, de manière dose-dépendante, les substances générales contenant des aliments en groupes avec ou sans effets neuronaux.

L'adénosine triphosphate (ATP) est le principal messager purinergique qui sert d'indication de lésions cérébrales10. La concentration d'ATP reflète la gravité des dommages, car les cellules endommagées libèrent de l'ATP de manière incontrôlable. L’ATP extracellulaire peut conduire à un cycle de « dommages induits par des dommages » par l’induction de la mort cellulaire neuronale directe et de réponses inflammatoires microgliales11. L'ATP est détectée par des récepteurs purinergiques, dont P2X7 est largement exprimé dans les cellules excitables, notamment les cellules progénitrices neuronales dérivées de cellules souches pluripotentes humaines, les astrocytes, les cellules de type microglie et les neurones12. Cependant, la fonctionnalité de P2X7 dans les iNSC humaines reste floue.