Des chercheurs caractérisent l’expression des protéines cardiaques au cours du développement du cœur embryonnaire

Des chercheurs de l’UNC School of Medicine, de l’UNC McAllister Heart Institute et du UNC Lineberger Comprehensive Cancer Center ont caractérisé l’expression de milliers de protéines cardiaques au cours de huit étapes critiques du développement du cœur embryonnaire.

Cette recherche, publiée dans Cellule de développementfournira aux scientifiques des informations indispensables pour identifier les causes biologiques des cardiopathies congénitales, ou coronaropathies.

Nous disposons désormais d’un ensemble de données fondamentales qui montre comment la dynamique des protéines change dans le développement cardiaque normal. Les chercheurs peuvent l’utiliser comme modèle pour déterminer les voies ou les protéines spécifiques qui contribuent aux cardiopathies congénitales. »

Whitney Edwards, PhD, premier auteur, professeur adjoint au département UNC de biologie cellulaire et de physiologie

La formation du coeur humain

Le développement du cœur humain est un processus très complexe. La cardiopathie congénitale (CHD), l’une des maladies congénitales les plus répandues, survient lorsqu’une personne naît avec un ou plusieurs défauts structurels du cœur ou de ses gros vaisseaux. Alors que certains types de CHD sont bénins, d’autres défauts plus complexes entraînent des complications potentiellement mortelles.

Historiquement, la recherche sur les causes du développement cardiaque normal et anormal s’est principalement concentrée sur la génomique et l’expression des gènes. Mais beaucoup moins d’efforts ont été consacrés à l’évaluation directe des protéines cardiaques. Bien que les gènes contiennent les instructions nécessaires à la fabrication des protéines, de nombreux facteurs peuvent entraîner des divergences entre l’expression des gènes et celle des protéines.

Pour comprendre les processus sous-jacents du développement cardiaque et des CHD, il est essentiel d’étudier à la fois le génome et le protéome, qui est l’ensemble des protéines exprimées dans un type donné de cellule ou d’organisme.

Mesure de la dynamique des protéines

Un résumé graphique de la conception expérimentale et de l’analyse utilisée pour profiler l’abondance des protéines dans le cœur de souris en développement. Schéma créé avec Biorender.com

Dans cette étude, Edwards et ses collègues ont profité d’une technique connue sous le nom de protéomique quantitative multiplexée, une technique innovante de marquage des protéines qui leur permet d’identifier et de mesurer l’abondance d’un grand nombre de protéines à partir de quantités relativement faibles de tissu cardiaque.

En utilisant cette méthode, ils ont mesuré l’expression de 7 313 protéines cardiaques et déterminé qu’environ 3 799 protéines présentent des différences d’expression au cours du développement du cœur. Leurs découvertes peuvent maintenant être utilisées pour déterminer quand des protéines et des voies moléculaires particulières sont actives à des stades spécifiques du développement du cœur.

La voie du mévalonate

Étonnamment, l’analyse du protéome cardiaque a révélé que les protéines de la voie du mévalonate, une voie métabolique essentielle, sont fortement exprimées à mi-chemin du développement cardiaque. Cette voie produit de nombreuses biomolécules importantes, telles que le cholestérol, les isoprénoïdes et la vitamine K.

Grâce à leur analyse approfondie, les chercheurs ont déterminé que la voie du mévalonate régule le cycle des cellules cardiaques embryonnaires et les molécules de signalisation critiques. Ils croient maintenant que la voie contrôle la capacité de la cellule à se diviser et, par conséquent, peut être essentielle à la croissance globale du cœur en développement.

Edwards et ses collègues ont également découvert que la voie du mévalonate a des liens étroits avec une protéine de signalisation particulière appelée Yap, qui est extrêmement importante dans la fonction et la régulation du développement cardiaque, de l’homéostasie et de la régénération.

Le laboratoire d’Edwards se concentre désormais sur la combinaison de son ensemble de données protéomiques avec des données génétiques humaines pour identifier de nouvelles cibles à l’origine de la maladie coronarienne.