Un capteur immunitaire embryonnaire pourrait être essentiel à la création de cellules souches sanguines dérivées du patient

Un capteur microbien qui aide à identifier et à combattre les infections bactériennes joue également un rôle clé dans le développement de cellules souches sanguines, un nouvel aperçu précieux dans les efforts visant à créer des cellules souches sanguines dérivées du patient qui pourraient éliminer le besoin de greffes de moelle osseuse.

La découverte d’une équipe de recherche dirigée par Raquel Espin Palazon, professeur adjoint de génétique, de développement et de biologie cellulaire à l’Iowa State University, a été publiée le mois dernier dans Communications naturelles. Il s’appuie sur des travaux antérieurs d’Espin Palazon montrant que les signaux inflammatoires qui déclenchent la réponse immunitaire d’un corps jouent un rôle totalement différent dans les premiers stades de la vie, à mesure que les systèmes vasculaires et le sang se forment dans les embryons.

Espin Palazon a déclaré que le fait de savoir que les embryons activent le capteur microbien, une protéine connue sous le nom de Nod1, pour forcer les cellules endothéliales vasculaires à devenir des cellules souches sanguines pourrait aider à développer une méthode permettant de fabriquer des cellules souches sanguines en laboratoire à partir du propre sang d’un patient.

Cela éliminerait la tâche difficile de trouver des donneurs compatibles pour une greffe de moelle osseuse et les complications qui surviennent après avoir reçu une greffe, améliorant ainsi la vie de nombreux patients atteints de leucémie, de lymphome et d’anémie.

Raquel Espin Palazon, professeur adjoint de génétique, de développement et de biologie cellulaire à l’Iowa State University

Un signal critique

Les cellules souches sont à la fois les usines et les matières premières d’un corps, se divisant à plusieurs reprises pour s’auto-renouveler et construire de nouvelles cellules pour des tissus spécifiques. Les cellules souches pluripotentes des embryons peuvent produire n’importe quel type de cellules dont le corps a besoin, tandis que les cellules souches adultes se limitent à produire des types particuliers. Les cellules souches sanguines, également appelées cellules souches hématopoïétiques, constituent tous les composants du sang. Un approvisionnement à vie en cellules souches sanguines est créé avant la naissance à l’intérieur d’un embryon.

Le récepteur immunitaire identifié par l’équipe d’Espin Palazon s’active dans un embryon avant que les cellules endothéliales ne commencent à devenir des cellules souches, les préparant ainsi à la transition.

“Nous savons que les cellules souches sanguines se forment à partir de cellules endothéliales, mais les facteurs qui ont amené la cellule à changer d’identité étaient énigmatiques”, a-t-elle déclaré. “Nous ne savions pas que ce récepteur était nécessaire ou qu’il était nécessaire si tôt, avant même la formation des cellules souches sanguines.”

Les chercheurs se sont concentrés sur Nod1 en analysant des bases de données publiques d’embryons humains et l’ont étudié en utilisant le poisson zèbre, qui partage environ 70 % de son génome avec l’homme. La création de cellules souches sanguines a suivi de près les niveaux de Nod1, car ses effets ont été inhibés ou améliorés.

Pour confirmer que Nod1 joue également un rôle dans le développement du sang humain, l’équipe de recherche a travaillé avec l’hôpital pour enfants de Philadelphie. Les chercheurs y produisent des cellules souches pluripotentes induites par l’homme, qui sont générées à partir d’échantillons matures mais génétiquement reprogrammées pour se comporter comme les cellules souches polyvalentes trouvées dans les embryons. Les cellules souches pluripotentes induites peuvent créer la plupart des types de cellules sanguines, mais pas de cellules souches sanguines fonctionnelles. Mais lorsque les chercheurs ont retiré Nod1, la production de sang a faibli, comme ce fut le cas avec les cellules souches sanguines du poisson zèbre.

À la recherche de cellules souches auto-dérivées

Comprendre que Nod1 est une condition préalable au développement des cellules souches sanguines est un progrès pour les scientifiques qui espèrent concevoir un système de production de cellules souches sanguines à partir d’échantillons humains, qui pourrait offrir une nouvelle option révolutionnaire aux patients souffrant de troubles sanguins. Au lieu d’une perfusion vitale de cellules souches sanguines via une greffe de moelle osseuse, l’intérieur spongieux des os qui contient la plupart des cellules souches sanguines du corps, les patients pourraient être traités avec des cellules souches provenant de leur propre corps. Les cellules souches auto-dérivées pourraient éviter les risques de maladie du greffon contre l’hôte, une réaction courante et potentiellement mortelle qui se produit lorsque le système immunitaire d’un patient perçoit la greffe comme une menace d’attaque.

“Ce serait un énorme progrès pour la médecine régénérative”, a déclaré Espin Palazon.

L’équipe d’Espin Palazon continue de démêler les interactions complexes dans lesquelles apparaissent les cellules souches sanguines, notamment en affinant la chronologie. Comprendre quand les signaux sont exprimés est essentiel au développement de méthodes de fabrication de cellules souches sanguines.

“Le timing est crucial. C’est comme lorsque vous cuisinez et que vous devez ajouter les ingrédients dans un ordre précis”, a-t-elle déclaré.

D’autres recherches bénéficieront de la collaboration avec l’hôpital pour enfants de Philadelphie, qui a formé l’un des co-auteurs de l’étude – Clyde Campbell, professeur adjoint adjoint de génétique, de développement et de biologie cellulaire – aux protocoles permettant de créer des cellules souches pluripotentes induites.

“Mon groupe à l’Université d’État de l’Iowa continuera à œuvrer pour une vie sans troubles sanguins. Je crois que nos recherches ouvriront la voie pour enfin créer des cellules souches sanguines de qualité thérapeutique pour guérir les patients atteints de troubles sanguins”, a déclaré Espin Palazon.

Outre Espin Palazon et Campbell, les autres co-auteurs de l’étude de l’État de l’Iowa comprennent le premier auteur Xiaoyi Cheng, un étudiant diplômé ; Karin Dorman, professeure et titulaire de la chaire Dale D. Grosvenor de génétique, développement et biologie cellulaire ; les étudiants diplômés Masuma Khatun Usha et Rodolfo Calderon ; Elizabeth Snella, associée de recherche; et Abigail Gorden, ancienne étudiante de premier cycle. Antonella Fidanza de l’Université d’Édimbourg et Giulia Pavani, Deborah French et Paul Gadue de l’Hôpital pour enfants de Philadelphie ont également contribué à ce travail.

Le financement de la recherche provenait en partie d’une subvention de 2 millions de dollars des National Institutes of Health et d’une subvention de 380 000 dollars du Roy J. Carver Charitable Trust.