Comment les cellules souches du sang restent intactes toute une vie
Les chercheurs ont découvert un mécanisme élégant
Les cellules souches de la moelle osseuse continuent à nous fournir des cellules sanguines jusqu'au jour de notre mort. Pour ce faire, elles se divisent en une cellule fille qui devient un globule sanguin, et une seconde cellule qui reste une cellule souche. Mais chaque fois qu'une cellule se divise, des erreurs peuvent se produire qui modifient le génome de la cellule et augmentent le risque qu'elle devienne une cellule cancéreuse.
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Une équipe de chercheurs de l'Institut de santé de Berlin à la Charité, du Centre Max-Delbrück de médecine moléculaire de l'Association Helmholtz (MDC), de l'Institut de Heidelberg pour la technologie des cellules souches et la médecine expérimentale (HI-STEM), du Centre allemand de recherche sur le cancer (DKFZ) et de la Harvard Medical School vient de découvrir un mécanisme élégant qui protège les cellules souches de ce risque.
Notre sang contient de nombreux types de cellules différentes qui interviennent dans notre système immunitaire, dans le transport de l'oxygène et dans la cicatrisation des plaies. Simon Haas, du BIH, du MDC et de HI-STEM, explique que notre corps élimine les vieilles cellules et en forme environ un milliard de nouvelles chaque jour : "Cela peut même être plus que cela, en fonction des besoins de l'individu. Un patient COVID, par exemple, aura besoin de plus de cellules immunitaires pour l'aider à combattre l'infection. Toutes ces nouvelles cellules proviennent de ce que l'on appelle les cellules souches sanguines de notre moelle osseuse. Elles continuent à faire leur travail pendant toute notre vie".
Protection passive et active des cellules souches
Mais comme ces cellules souches doivent produire un si grand nombre de cellules, leur génome doit être extrêmement bien protégé contre les dommages. "Toute erreur sera transmise aux cellules filles et multipliée", explique Haas. Les chercheurs tentent donc depuis longtemps de trouver le mécanisme qui fait que les cellules souches ne mutent que rarement. L'un d'entre eux a été mis en lumière il y a quelque temps : "Dans la moelle osseuse, les cellules souches résident dans une niche de cellules souches qui les protège des facteurs environnementaux nocifs", explique Andreas Trumpp, directeur de HI-STEM et chef de la division des cellules souches et du cancer au DKFZ à Heidelberg. "Elles sont généralement maintenues dans un état dormant et ne se réveillent qu'en cas de besoin. C'est un système très fiable. Cette protection ne commence à décliner qu'avec la vieillesse, ce qui explique pourquoi la leucémie est malheureusement plus fréquente chez les personnes âgées."
Mais cette protection passive n'est manifestement qu'une partie du secret de nos cellules souches indemnes. Haas et son équipe ont maintenant découvert que les cellules souches mutent occasionnellement, mais il semble que l'organisme les reconnaisse et les élimine avant qu'elles ne puissent faire de dégâts. "La niche des cellules souches contient des cellules immunitaires appelées cellules T, qui vérifient régulièrement quelles protéines sont présentées à la surface des cellules souches", explique Haas. "Si les cellules immunitaires détectent des changements cancéreux dans une cellule souche, elles l'activent et la chassent de la niche."
Les technologies unicellulaires montrent que les cellules souches communiquent avec les cellules T.
Les chercheurs ont découvert cette interaction entre les cellules T et les cellules souches plutôt par hasard. Pablo Hernández-Malmierca, l'auteur principal de l'étude, étudiait les cellules souches à l'aide d'analyses d'expression génétique et de technologies unicellulaires. "C'est ainsi que nous avons appris que les cellules souches de la moelle osseuse produisent toutes les protéines nécessaires pour communiquer avec les cellules T dans la niche de la moelle osseuse."
L'équipe a été surtout surprise de constater que les cellules souches semblent utiliser des molécules de signalisation que seuls quelques types de cellules spécialisées déploient pour communiquer avec les cellules T. "Les seules cellules qui communiquent via des molécules du CMH de classe II à leur surface sont des cellules présentatrices d'antigènes professionnelles", explique Haas. "Au début, nous ne pouvions pas croire que les cellules souches de la moelle osseuse utilisaient également cette voie spécifique." Pour vérifier si les cellules souches utilisaient effectivement les molécules du CMH II qu'elles produisaient, le deuxième auteur principal, Dominik Vonficht, a réuni des cellules souches et des cellules T dans une boîte de Pétri.
"Nous avons découvert que les cellules souches mutées activent les cellules T en présentant des fragments de leurs protéines mutées sur les molécules du CMH II. Nous avons également constaté que les cellules T activent les cellules souches en utilisant leur récepteur de cellules T pour se lier aux molécules du CMH II. La communication fonctionne donc dans les deux sens", explique Hernández-Malmierca. "Les cellules souches activées se divisent, mais cette fois les deux cellules filles se différencient pour former des cellules sanguines - au lieu que l'une d'entre elles reste une cellule souche. Cela élimine le danger qu'une cellule souche mutée continue à produire une descendance mutée."
Réécrire les manuels scolaires
Les chercheurs ont également montré que le mécanisme de sécurité des cellules souches fonctionne via la voie du CMH II chez la souris. "Nous avons élevé des souris avec deux types différents de cellules souches : La moitié des cellules souches étaient saines, et l'autre moitié présentait à sa surface des fragments d'une protéine anormale via la molécule CMH II. Lorsque nous avons donné aux souris des cellules T dont les récepteurs reconnaissaient la protéine anormale, les cellules souches affectées ont rapidement disparu de la moelle osseuse, ne laissant que les cellules souches saines. Les souris ont ainsi été protégées contre le développement d'une leucémie", explique Alexandra Schnell de la Harvard Medical School. L'analyse des données cliniques a montré que le mécanisme nouvellement découvert élimine également les cellules souches anormales pour empêcher l'accumulation de mutations chez l'homme.
Haas - dont le groupe de recherche fait partie du domaine d'intérêt commun "Single Cell Approaches for Personalized Medicine" au BIH, à la Charité et au MDC - est ravi que les nouvelles technologies réécrivent les manuels scolaires. "Auparavant, on considérait que seules les cellules dendritiques, les macrophages et les cellules B possédaient des molécules du CMH II et présentaient des antigènes par cette voie. Nous sommes très surpris d'avoir découvert que les cellules souches du sang dans la moelle osseuse utilisent également ce même mécanisme pour communiquer avec les cellules T - et je soupçonne que ce sera également le cas pour la plupart de nos collègues."
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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