Ils révèlent l’atlas des cellules des tissus et des organes qui permettront d’anticiper le développement des maladies

Désormais, pour la première fois, une série d’articles scientifiques sont publiés dans les revues du Groupe «Nature» et dans le magazine «Rapports de cellule» qui représentent la première collection de cartes générées par le Programme d’atlas biomoléculaire humain (HuBMAP), un consortium similaire à Projet du génome humainqui ont le potentiel de faire progresser “notre compréhension de la maladie en définissant la localisation spatiale des états cellulaires liés à la maladie”, écrivent-ils. Roser Vento-Tormo et Roser Vilarrasa-Blasidu Institut Wellcome Sanger de Londres (Royaume-Uni) dans un article de Nouvelles et opinions publié dans “Nature”.

Ces outils ont été utilisés pour générer des atlas cellulaires de référence pour jeintestin humain, rein et tissus reliés au placenta. Ce n’est que la première étape : à l’avenir, les chercheurs de HuBMAP continueront de collecter, d’analyser et de visualiser les données d’organisation cellulaire pour d’autres organes humains sains, notamment la vessie, les yeux, les organes reproducteurs féminins, le cœur, le genou, les poumons, les ganglions lymphatiques, pancréas, rate et thymus.

Chez l’homme, l’organisation et les interactions entre les cellules déterminent le fonctionnement des organes et des tissus. L’initiative HuBMAP vise à cartographier l’organisation des cellules dans tout le corps humain pour aider les scientifiques à étudier le fonctionnement des cellules et la façon dont les relations entre les cellules peuvent affecter la santé d’un individu. Pour y parvenir, le consortium HuBMAP a développé des outils qui aident à cartographier spatialement les composants moléculaires des cellules, y compris l’ARN, les protéines et les métabolites, dans les tissus et les organes au niveau cellulaire individuel.

Les atlas de tissus sains jouent un rôle essentiel dans la recherche biomédicale en servant de référence à laquelle les tissus malades peuvent être comparés. Ces atlas peuvent aider les scientifiques à comprendre ce qui se passe au début de la progression de la maladie. En outre, ces connaissances peuvent fournir des informations clés pour développer des traitements aux premiers stades de la maladie. Les tissus sains sont rarement étudiés, ce qui rend le travail de HuBMAP révolutionnaire.

quartiers cellulaires

“Il s’agit du premier ensemble coordonné d’articles à présenter une série de cartes unicellulaires haute résolution d’organes humains, y compris les fonctions qui sont exécutées”, déclare Michael Snyder, chercheur principal de l’un des projets HuBMAP. “Tout comme la construction d’un moteur nécessite d’abord d’assembler des pièces en composants fonctionnels et pas simplement d’assembler des pièces individuelles, les travaux ont découvert comment les cellules individuelles du corps vivent et travaillent ensemble dans ce que nous appelons des” quartiers cellulaires “. Les informations fournies par ces découvertes représentent la première étape dans la création du cadre d’un atlas tridimensionnel et fonctionnel significatif des cellules du corps humain.”

L’intestin humain est un organe complexe avec de nombreuses structures et fonctions différentes (de la digestion au soutien du système immunitaire). Dans l’un des articles publiés aujourd’hui dans “Nature”, des chercheurs du Université de Stanford (USA) ont analysé huit sections de l’intestin de neuf individus, grâce auxquelles ils ont trouvé des différences importantes dans la composition cellulaire dans les différentes régions. Les résultats révèlent la composition cellulaire complexe et variée qui contribue au fonctionnement de cet organe..

Ainsi, ils ont identifié de nouveaux sous-types de cellules épithéliales et découvert que différents types de cellules forment des “voisins”, dont certains sont spécifiquement amorcés pour médier les réponses immunitaires.

“C’est la première fois que quelqu’un a cartographié spatialement l’intestin au niveau d’une seule cellule”, explique Michael Snyder. “C’était comme explorer une nouvelle planète, dans le sens où nous ne savions pas exactement quels types de cellules nous trouverions ni comment elles seraient organisées.”

“Nos cartes sont censées être une référence pour un intestin sain, auquel nous pouvons tout comparer, de la maladie du côlon irritable au cancer du côlon à un stade précoce”, explique Snyder, quelque chose de fondamental pour comprendre toutes sortes de maladies digestives.

L’intestin absorbe les nutriments des aliments et protège le corps des bactéries, tout en maintenant un équilibre sain de bactéries bénéfiques qui facilitent la digestion. Pour effectuer ces tâches, il utilise une variété de types de cellules, y compris les cellules épithéliales qui composent la muqueuse intestinale, les cellules du tissu conjonctif, les cellules nerveuses et les cellules immunitaires. Avec les nouvelles cartes, les scientifiques ont pu identifier où se trouve chaque type de cellule et à quel type de cellule ils sont associés.

En plus de créer un atlas des tissus sains, les nouvelles cartes ont révélé des liens cliniques intéressants. Par exemple, les chercheurs ont constaté que les donneurs ayant un indice de masse corporelle plus élevé avait un nombre beaucoup plus élevé de macrophages M1un type de cellule immunitaire associée à l’inflammation.

Les donneurs ayant des antécédents d’hypertension artérielle avaient également moins de cellules immunitaires d’un type différent, appelées cellules T CD8, qui jouent un rôle dans la recherche et la destruction de cellules cancéreuses potentielles.

“C’était un résultat inattendu mais important – expliquent-ils – car nous savons que le système immunitaire joue un rôle dans la prévention du cancer en éliminant les cellules malignes. Si vous avez moins de lymphocytes T CD8, vous pourriez être plus à risque de cancer.” En fait, la recherche a montré que les patients souffrant d’hypertension sont plus susceptibles de développer un cancer colorectal.

Le rein exposé

Qu’est-ce qui fait que certaines personnes qui subissent un déclin soudain de la fonction rénale développent une maladie rénale tandis que d’autres se rétablissent? Une étude codirigée par des bioingénieurs du Université de Californie-San Diego (USA) pourraient fournir des informations détaillées, au niveau de chaque cellule, sur les facteurs qui contribuent à ces résultats divergents.

Les chercheurs ont conçu le plus grand atlas unicellulaire du rein humain à ce jour qui cartographie les états des cellules saines et malades chez plus de 90 patients. L’atlas est destiné à servir de base pour mieux comprendre la progression de la maladie rénale après une lésion rénale aiguëune condition dans laquelle les reins perdent soudainement leur capacité à filtrer les déchets du sang.

Après avoir examiné les cellules de 45 reins humains sains et de 48 reins malades, les auteurs ont identifié 51 principaux types de cellules dans différentes régions du rein. À l’aide de technologies d’imagerie spatiale, les chercheurs ont pu cartographier l’organisation des différents types de cellules dans le rein.

En construisant un atlas des différents types de cellules qui composent un rein sain, ainsi que des reins blessés et malades, nous pouvons commencer à déterminer quels types de cellules peuvent contribuer à la progression de la maladie. Nous pouvons avoir une idée des changements qui se produisent et qui amènent certains types de cellules endommagées à se réparer et, dans certains cas, à entrer dans un état qui ne peut plus être réparé », explique Blue Lake.

Ils ont aussi découvert que 28 de ces types cellulaires sont altérés dans les lésions rénales aiguës.

Ce qui se passe normalement lorsque les cellules rénales sont blessées, c’est qu’elles entrent dans un état de réparation où elles font de nouvelles copies d’elles-mêmes, ainsi que libèrent des signaux qui recrutent des cellules immunitaires et des fibroblastes pour guérir la zone blessée. Par la suite, ils retrouvent leur état cellulaire normal.

Mais avec les types de cellules altérées, un retour à l’état normal ne se produit pas, expliquent-ils. Au lieu de cela, ils restent bloqués dans l’état de réparation. En conséquence, ils continuent de recruter davantage de cellules immunitaires et de fibroblastes. Cela conduit à une inflammation et à une fibrose, qui à leur tour entraînent une progression de la maladie et une réduction irréversible des fonctions rénales.

“Ces états de réparation sont normalement importants pour la guérison, mais ils peuvent devenir inadaptés”, détaille Lake. “S’ils persistent ou sont constamment stimulés, cela maintiendra le rein dans un état pathologique.”

Les données permettront de comparer les cellules rénales saines avec celles blessées par une maladie rénale, aidant ainsi les chercheurs à comprendre les facteurs qui contribuent à la progression de la maladie rénale et de l’insuffisance rénale ou à la guérison d’une blessure.

Les chercheurs conçoivent la prochaine version de leur atlas rénal. Son objectif est d’inclure des données provenant d’une population plus diversifiée de patients.

Placenta

Au début de la grossesse, quelque chose d’étrange se passe dans l’utérus: Les cellules fœtales du placenta en développement envahissent l’endomètre utérin et travaillent avec le système immunitaire de la mère pour remodeler les artères.

Normalement, notre système immunitaire attaque des cellules inconnues, ce qui poserait théoriquement un problème pour une grossesse en développement. Mais du côté de la mère du placenta en croissance, les artères incorporent des cellules qui correspondent génétiquement à l’embryon, juste un des nombreux événements inhabituels dans la coopération unique requise pour former le seul organe humain temporaire.

L’équipe de Michael Angelo, du Université de Stanford , présente une carte du placenta humain au cours de la première moitié de la grossesse. Ils ont analysé environ 500 000 cellules et 588 artères à partir de 66 échantillons de l’interface mère-fœtus humain (où les cellules maternelles et placentaires coopèrent pour soutenir le fœtus).

Plus précisément, ils ont examiné l’interface entre le placenta et l’utérus, où les artères maternelles sont remodelées pour transporter le sang vers le fœtus. Les cartes couvrent différents stades de développement (de 6 à 20 semaines de gestation) et identifient les interactions entre les cellules placentaires et les cellules immunitaires ; cette dernière découverte met en lumière la façon dont les cellules immunitaires maternelles soutiennent la coexistence de cellules maternelles et fœtales distinctes.

Étudier comment le placenta se forme est compliqué car les placentas humains sont particulièrement invasifs, se développant beaucoup plus profondément dans l’utérus que chez les autres mammifères, écrivent-ils dans leur article. La prolifération ou la sous-croissance du placenta sur la paroi utérine est problématique.

Conocer los detalles del desarrollo «perfecto» podría ayudar a los científicos a comprender qué es lo que falla en las complicaciones del embarazo, como la placenta acreta , una placenta demasiado invasiva, que se enrosca demasiado profundamente en el útero y puede causar una hemorragia al naître; la prééclampsie, qui se caractérise par une tension artérielle dangereusement élevée en fin de grossesse et qui, selon les chercheurs, provient d’un placenta peu invasif ; et les avortements spontanés dans lesquels le placenta ne parvient pas à s’établir correctement dans la paroi utérine.