Agents doubles : Comment les cellules souches de l'estomac changent d'allégeance en cas de blessure
Les cellules souches adultes sont plus complexes qu'on ne le pensait
Une population de cellules souches adultes de l'estomac peut remplir deux fonctions distinctes : soit aider à la digestion dans des conditions normales, soit prendre la tête de la réponse aux blessures. Des scientifiques de l'IMBA, l'Institut de biotechnologie moléculaire de l'Académie autrichienne des sciences, démontrent que ces fonctions sont les deux faces d'une même pièce. En cas de blessure, un "interrupteur moléculaire" suffit à faire passer les cellules souches d'un état à l'autre. Ces résultats, publiés aujourd'hui dans la revue Cell Stem Cell, pourraient contribuer à améliorer notre compréhension des pathologies gastriques.
Épithélium normal de l'estomac de souris contre surexpression de p57 dpi3
©Lee/Koo/CellStemCell/IMBA
L'intérêt des scientifiques pour les cellules souches adultes réside dans leur capacité à s'auto-renouveler indéfiniment et à se différencier en tous les types de cellules composant l'organe où elles résident. De plus en plus de preuves suggèrent que ce ne sont pas les seules fonctions des cellules souches adultes. Certaines peuvent également jouer un rôle clé dans le fonctionnement normal des organes, un phénomène appelé "homéostasie", tout en conservant leur capacité à régénérer les tissus endommagés en cas de besoin. Les cellules souches adultes sont donc plus complexes que nous ne le pensions et nous ne faisons qu'effleurer la surface de leur diversité fonctionnelle et de leur polyvalence.
Une population spécifique de cellules souches adultes dans le corps de l'estomac est appelée "cellules chefs". Ces cellules agissent comme des "cellules souches de réserve" dans des conditions physiologiques normales, ce qui signifie qu'elles ne se divisent pas et ne font que sécréter des enzymes digestives. Toutefois, en cas de lésion tissulaire, ces cellules passent soudainement à un état de prolifération rapide et régénèrent le tissu endommagé. "Nous savions que ce comportement devait dépendre d'un interrupteur, et notre objectif était de dévoiler le mécanisme précis de cet interrupteur", déclare Bon-Kyoung Koo, chef du groupe IMBA et auteur correspondant de l'étude.
Les chercheurs ont conçu un plan d'action solide pour répondre à leurs questions. Avec des collaborateurs du centre médical de l'université Vanderbilt, à Nashville (États-Unis), et de l'université des sciences et technologies de Pohang (POSTECH), en République de Corée, ils ont mis au point un modèle de souris permettant de suivre les effets d'une lésion des tissus de l'estomac au niveau d'une seule cellule. L'équipe a ainsi pu caractériser tous les gènes transcrits au niveau d'une seule cellule (une approche appelée "analyse du transcriptome") et retracer la lignée des cellules dans le tissu stomacal régénéré de la souris. "Grâce à cette stratégie, nous avons identifié une molécule, p57, comme le commutateur moléculaire potentiel que nous recherchions", déclare Ji-Hyun Lee, auteur principal et chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Koo à l'IMBA. "Nous avons confirmé que, lors d'une blessure, le niveau de p57 diminue rapidement dans les cellules principales et que cette diminution est suivie d'un pic de prolifération dans la lignée des cellules principales", poursuit-elle.
Pour tester plus avant leur hypothèse et renforcer leurs résultats, l'équipe a surexprimé p57 dans des organoïdes d'estomac. Cela leur a permis d'induire un état de cellules souches de réserve à long terme dans les organoïdes et un niveau accru de sécrétion d'enzymes. En d'autres termes, les niveaux élevés de p57 dans les organoïdes ont fait en sorte que les cellules souches de réserve se comportent davantage comme des cellules chefs matures et sécrétoires, qui ne prolifèrent pas. "Les organoïdes sont généralement très prolifératifs en raison du cocktail de facteurs de croissance dont ils ont besoin en culture. Cependant, une fois que nous avons introduit le p57, les organoïdes ont soudainement cessé de croître", explique Lee. "Dans un deuxième temps, nous avons réduit l'expression de p57 et, à notre grande joie, les organoïdes ont recommencé à proliférer", poursuit-elle avant de résumer : "Cela signifie que les cellules n'ont pas perdu leur caractère souche à cause de p57. Elles sont simplement passées à un état de réserve, imitant exactement nos observations in vivo."
La molécule p57 appartient à une famille plus large de protéines, les inhibiteurs de CDK, qui inhibent le cycle cellulaire et la prolifération. Des médicaments ayant cette fonction ont été développés pour traiter certains cancers. L'équipe dirigée par Koo et Lee a donc testé l'effet d'autres molécules de cette famille sur les organoïdes de l'estomac pour vérifier si leurs résultats sont vraiment spécifiques à la p57. Contrairement à la p57, les autres molécules n'ont pas induit un état réversible de cellules souches de réserve dans les organoïdes, mais ont simplement provoqué leur mort. "Nos résultats montrent que p57 est un gardien qui impose l'état de réserve des cellules souches des cellules principales de l'estomac en homéostasie", résume Koo, confirmant que p57 est bien l'interrupteur moléculaire qu'ils recherchaient.
Ces résultats pourraient avoir un impact important sur la compréhension des pathologies gastriques. Lee mentionne l'une de ces pathologies, la métaplasie exprimant le polypeptide spasmolytique (SPEM), une affection chronique connue pour être pré-maligne, ou pouvant conduire au cancer. "Bien que le SPEM soit une maladie chronique et que notre dispositif expérimental ne nous permette de tester que les effets d'une blessure aiguë, nous pensons désormais que le SPEM est dérivé des cellules principales de l'estomac. Par conséquent, comprendre l'activation de ces cellules nous aide à comprendre les mécanismes moléculaires sous-jacents du SPEM", conclut Lee.
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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