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Les cellules souches pourraient fournir un traitement pour un «cœur brisé»

“Les scientifiques croient qu’ils ont peut-être découvert comment réparer les cœurs brisés”, rapporte le Daily Mirror.

Bien que cela puisse sembler être le sujet d’une chanson country et western décidément étrange, le titre fait référence à des dommages au muscle cardiaque.

Une crise cardiaque survient lorsque le muscle du cœur est privé d’oxygène, ce qui l’endommage. S’il y a des dommages importants, le cœur peut s’affaiblir et être incapable de pomper efficacement le sang autour du corps. Ceci est connu comme l’insuffisance cardiaque et peut causer des symptômes tels que l’essoufflement et la fatigue.

Le cœur contient des cellules souches «dormantes», et les chercheurs veulent en savoir plus à leur sujet pour trouver des moyens de les aider à réparer les tissus cardiaques endommagés.

Dans cette nouvelle étude en laboratoire et chez l’animal, les chercheurs ont identifié une «signature» génétique caractéristique des cellules souches du coeur de souris adultes. Cela leur a permis d’être plus facilement identifiés qu’ils ne l’étaient auparavant, ce qui les rend plus faciles à “récolter” pour l’étude.

Injections de ces cellules dans les coeurs de souris endommagées a été montré pour améliorer la fonction cardiaque, même si très peu de cellules du donneur sont restées dans le cœur.

Ces résultats aideront les chercheurs à mieux étudier ces cellules, par exemple pour déterminer si elles pourraient être déclenchées chimiquement pour réparer le cœur sans les éliminer d’abord secondaire. Alors que l’espoir est que cette recherche pourrait conduire à des traitements pour les lésions cardiaques humaines, jusqu’à présent, les résultats sont uniquement chez la souris.

Les chercheurs notent également qu’ils ont besoin de savoir si les coeurs humains ont des cellules équivalentes.

D’où vient l’histoire?

L’étude a été réalisée par des chercheurs de l’Imperial College de Londres et d’autres universités britanniques et américaines. Elle a été financée par la British Heart Foundation, la Commission européenne, le Conseil européen de la recherche et le Medical Research Council, certains chercheurs soutenus par la Fondation nationale du cœur et des poumons du Royaume-Uni et la Banyu Life Science Foundation International.

L’étude a été publiée dans la revue scientifique à comité de lecture Nature Communications. C’est un accès ouvert, ce qui signifie qu’il peut être lu gratuitement en ligne.

Le rapport principal de The Mirror couvre raisonnablement l’histoire, mais l’un de ses sous-titres – que les scientifiques ont identifié une protéine qui, si elle est injectée peut stimuler la régénération des cellules cardiaques – n’est pas tout à fait raison. Les chercheurs n’ont pas encore été en mesure d’utiliser une protéine pour stimuler la régénération cardiaque. Ils viennent d’utiliser une protéine spécifique à la surface des cellules souches pour identifier les cellules. Ce sont donc les cellules, et non les protéines, qui ont été utilisées pour la régénération.

La couverture de l’étude par le Daily Telegraph est bonne et comprend quelques citations utiles du chercheur principal, le professeur Michael Schneider. L’article montre également clairement que cette étude ne concerne que des souris.

De quel type de recherche s’aggissait-t-il?

Il s’agissait d’une recherche en laboratoire et sur des animaux qui étudiait les cellules souches adultes chez les souris pouvant se développer en cellules cardiaques.

Un certain nombre de maladies causent (ou sont causées par) des dommages au coeur. Par exemple, les crises cardiaques se produisent lorsque certaines cellules du muscle cardiaque ne reçoivent pas assez d’oxygène et meurent – généralement en raison d’un blocage dans les artères coronaires qui approvisionnent le muscle cardiaque en sang riche en oxygène. Il existe des cellules souches «dormantes» dans le cœur adulte qui peuvent générer de nouvelles cellules musculaires cardiaques, mais qui ne sont pas suffisamment actives pour réparer complètement les dommages.

Les chercheurs commencent à tester des moyens d’encourager les cellules souches à réparer complètement les lésions cardiaques. Dans cette étude, les chercheurs étudiaient ces cellules de très près, pour comprendre si toutes les cellules souches du cœur sont identiques, ou s’il existe différents types et ce qu’ils font. Cette information pourrait les aider à identifier le bon type de cellules et les conditions dont ils ont besoin pour réparer les dommages cardiaques.

Ce type de recherche est un premier pas commun dans la compréhension de la façon dont la biologie des différents organes fonctionne, dans le but de pouvoir éventuellement développer de nouveaux traitements pour les maladies humaines. Une grande partie de la biologie humaine et animale est très similaire, mais il peut y avoir des différences. Une fois que les chercheurs ont développé une bonne idée de la façon dont la biologie fonctionne chez les animaux, ils vont ensuite effectuer des expériences pour vérifier dans quelle mesure cela s’applique aux humains.

Qu’est-ce que la recherche implique?

Les chercheurs ont obtenu des cellules souches de coeurs de souris adultes et ont étudié leurs modèles d’activité génétique. Ils ont ensuite étudié quels types de cellules pouvaient se développer en cellules du muscle cardiaque en laboratoire et produire des cellules du muscle cardiaque capables de s’intégrer dans le muscle cardiaque de souris vivantes.

Les chercheurs ont commencé par identifier une population de cellules cardiaques de souris adultes connues pour contenir des cellules souches. Ils les ont séparés en différents groupes, dont certains sont connus pour contenir des cellules souches, et ont ensuite séparé chaque groupe en cellules individuelles, et étudié exactement quels gènes étaient actifs dans chaque cellule. Ils ont examiné si les cellules présentaient des profils d’activité génique très similaires (suggérant qu’ils étaient tous du même type de cellules, faisant la même chose), ou s’il y avait des groupes de cellules avec différents modèles d’activité génique. Ils ont également comparé ces modèles d’activité à de jeunes cellules musculaires cardiaques de souris nouveau-nées.

Une fois qu’ils ont identifié un groupe de cellules qui ressemblaient aux cellules qui pourraient se développer dans les cellules du muscle cardiaque, ils ont testé si elles seraient en mesure de croître et de maintenir ces cellules dans le laboratoire. Ils ont également injecté les cellules dans les cœurs endommagés des souris pour voir si elles ont formé de nouvelles cellules musculaires cardiaques. Ils ont également effectué diverses autres expériences pour caractériser davantage les cellules qui forment de nouvelles cellules musculaires cardiaques.

Quels ont été les résultats de base?

Les chercheurs ont trouvé des groupes distincts de cellules avec différents modèles d’activité génétique. Un groupe particulier de ces cellules a été identifié comme les cellules qui ont commencé à se développer dans les cellules du muscle cardiaque. Ces cellules ont été dénommées cellules Sca1 + SP, et l’un des gènes qu’elles ont exprimé produit une protéine appelée PDGFRα, qui se trouve à la surface de ces cellules. Ces cellules se sont développées et se sont bien divisées en laboratoire, et les cellules de la descendance ont conservé les caractéristiques des cellules Sca1 + SP originales.

Lorsque les chercheurs ont injecté des échantillons des cellules de la progéniture dans des coeurs de souris endommagés, ils ont trouvé qu’entre 1% et 8% des cellules restaient dans le tissu musculaire cardiaque le lendemain de l’injection. Au fil du temps, la plupart de ces cellules ont été perdues du muscle cardiaque, mais certaines sont restées (environ 0,1% à 0,5% à deux semaines).

En deux semaines, certaines (10%) des cellules restantes montraient des signes de développement en cellules musculaires immatures. À 12 semaines, plus de cellules restantes (50%) montraient des signes d’être des cellules musculaires. Ces cellules montraient également des signes d’être plus développées et de former des tissus musculaires. Cependant, il y avait seulement quelques unes de ces cellules donneuses dans chaque coeur (5 à 10 cellules). Certaines des cellules du donneur semblent également se développer dans les deux sortes de cellules trouvées dans les vaisseaux sanguins.

Les souris dont les coeurs ont été injectés avec les cellules du donneur ont montré une meilleure fonction cardiaque à 12 semaines que celles ayant eu une injection «fictive» sans cellules. La taille de la zone endommagée était plus petite chez ceux ayant des injections de cellules donneuses, et le cœur était capable de pomper plus de sang.

D’autres expériences ont montré aux chercheurs qu’ils pouvaient identifier et séparer les cellules qui se développent spécifiquement dans les cellules du muscle cardiaque en recherchant la protéine PDGFRα sur leur surface. Les cellules ainsi identifiées se sont bien développées au laboratoire et, une fois injectées dans le cœur, elles pouvaient s’intégrer dans le muscle cardiaque et montrer des signes de développement dans les cellules musculaires après deux semaines.

Comment les chercheurs ont-ils interprété les résultats?

Les chercheurs ont conclu qu’ils avaient développé un moyen d’identifier et de séparer un sous-ensemble spécifique de cellules souches de coeur de souris adultes et peuvent générer de nouvelles cellules de muscle cardiaque. Ils disent que cela les aidera au moins à étudier ces cellules chez les souris plus facilement. Si un équivalent humain de ces cellules existe, ils peuvent également être en mesure d’utiliser cette connaissance pour obtenir des cellules souches à partir du tissu cardiaque adulte.

Conclusion

Cette étude en laboratoire et chez l’animal a identifié une “signature” génétique caractéristique des cellules souches du coeur de souris adultes. Cela leur a permis d’être plus facilement identifiés qu’ils ne l’étaient auparavant. Injections de ces cellules ont également été montré pour être en mesure d’améliorer la fonction cardiaque après une lésion du muscle cardiaque chez la souris.

Ces résultats aideront les chercheurs à étudier ces cellules de plus près dans le laboratoire et à étudier comment ils peuvent les inciter à réparer le muscle cardiaque endommagé, probablement sans les retirer du cœur en premier. Alors que l’espoir est que cette recherche pourrait conduire à des traitements pour les lésions cardiaques humaines, par exemple après une crise cardiaque, jusqu’à présent, les résultats ne sont que sur les souris. Les chercheurs eux-mêmes notent qu’ils doivent maintenant savoir si les cœurs humains ont des cellules équivalentes.

De nombreux chercheurs travaillent sur les utilisations potentielles des cellules souches pour réparer et endommager les tissus humains, et des études comme celles-ci sont des parties importantes de ce processus.