Une méthode pionnière pour le diagnostic des cellules souches
Leif S. Ludwig reçoit le prix Paul Ehrlich et Ludwig Darmstaedter de début de carrière
Le biochimiste et médecin Dr Leif S. Ludwig (40 ans) de l'Institut de la santé de Berlin à la Charité et du Centre Max Delbrück recevra en 2023 le prix Paul Ehrlich et Ludwig Darmstaedter pour les jeunes chercheurs, comme l'a annoncé le Conseil scientifique de la Fondation Paul Ehrlich. Ludwig a mis au point une méthode permettant d'analyser la régénération à vie des cellules dans le sang humain d'une manière jusqu'à 1000 fois plus rapide, plus fiable et moins coûteuse que ce qui était possible auparavant. Ce faisant, il permet à la médecine de déterminer pour la première fois et avec un effort raisonnable l'activité de cellules souches sanguines uniques chez l'homme.
Dr. Dr. Leif S. Ludwig
Thomas Rafalzyk, Berlin Institute of Health
Notre sang se renouvelle en permanence. Chaque seconde, des millions de nouvelles cellules sont ajoutées à notre circulation sanguine et remplacent les cellules sanguines mourantes. Elles proviennent des cellules souches hématopoïétiques (qui forment le sang) de la moelle osseuse et atteignent progressivement leur maturité en plusieurs étapes. On distingue traditionnellement quatre grandes trajectoires de développement : la première trajectoire produit les globules rouges qui transportent l'oxygène, la deuxième fournit les thrombocytes, ou plaquettes, qui arrêtent les saignements et permettent la cicatrisation des plaies. Dans la troisième trajectoire, se développent les globules blancs, qui nous donnent notre défense immunitaire innée, comme les granulocytes par exemple, et dans la quatrième, les cellules B et T, qui constituent la base de notre défense immunitaire acquise en cas d'infection. Cependant, plus la recherche avançait, plus il devenait difficile de distinguer ces trajectoires les unes des autres.
Les cellules souches hématopoïétiques ont été découvertes en 1961. Cette découverte a permis l'introduction, dans les années 1970, de la greffe de moelle osseuse pour traiter certains types de leucémies. L'observation du comportement des cellules transplantées dans l'organisme du receveur a permis d'acquérir de nombreuses connaissances sur l'hématopoïèse. Toutefois, le fait que ces connaissances aient été obtenues dans des conditions artificielles a limité leur valeur informative. En effet, les cellules souches transplantées avaient été préalablement extraites de leur contexte naturel. Grâce à des marqueurs génétiques, il est toutefois possible, depuis les années 1980, d'étudier le développement des cellules sanguines dans leur contexte naturel. Cette méthode, appelée traçage des lignées, a été appliquée avec de plus en plus de précision au cours des décennies suivantes - mais uniquement dans le cadre d'expériences sur des animaux, car il est bien entendu hors de question d'insérer des marqueurs génétiques artificiels chez l'homme.
Dans le sang humain, le traçage de la lignée n'est possible qu'en observant les mutations naturelles de l'ADN qui se produisent après la division cellulaire dans une cellule fille mais pas dans l'autre, et qui ne se propagent donc que dans certaines familles de cellules (clones). Dans les années 2010, des chercheurs ont tenté de retracer de telles mutations dans l'ensemble du génome des cellules sanguines. Cependant, au vu des plus de trois milliards de "lettres" (paires de bases) que compte notre génome et malgré des méthodes de pointe, cette démarche est très coûteuse et sujette aux erreurs. C'est pourquoi Leif Ludwig s'est concentré sur la mise en évidence de mutations naturelles dans les mitochondries des cellules sanguines. Ces centrales cellulaires possèdent leur propre génome, beaucoup plus petit, d'environ 16 600 paires de bases. Leif Ludwig a combiné son analyse avec les dernières technologies de séquençage unicellulaire (single-cell omics), ce qui lui a permis de se prononcer en même temps sur l'état de santé réel des cellules examinées. Lui et son équipe ont entre-temps affiné leur méthode de manière à pouvoir analyser des dizaines de milliers de cellules dans les échantillons de moelle osseuse et de sang d'un patient.
On suppose depuis longtemps que les cellules souches hématopoïétiques ne constituent pas une source uniforme mais forment plutôt un pool hétérogène, à partir duquel se développent diverses trajectoires de développement et se ramifient dans de nombreuses directions au cours de la formation continue de sang neuf. Par exemple, une cellule souche peut ne produire que des thrombocytes, ou plaquettes, une autre toutes sortes de cellules sanguines. Les relations dans notre sang sont donc très floues. La méthode analytique de Leif Ludwig permet maintenant de les démêler plus facilement afin d'identifier, par exemple, à quel point de branchement une cellule leucémique se développe ou un changement dégénératif se produit. Elle ouvre à la médecine humaine la possibilité de réaliser à l'avenir de telles études pour la première fois dans la pratique clinique quotidienne et d'en déduire des interventions thérapeutiques.
À partir de 2003, le Dr Leif Si-Hun Ludwig a d'abord étudié la biochimie à l'Université libre de Berlin, puis la médecine humaine à la Charité - Universitätsmedizin Berlin. En tant que doctorant en biochimie, il a mené des recherches à l'Institut de recherche biomédicale Whitehead de 2011 à 2015 et en tant que chercheur postdoctoral au Broad Institute du MIT et de Harvard de 2016 à 2020, tous deux à Cambridge/USA. Depuis novembre 2020, il dirige un groupe de recherche junior Emmy Noether à l'Institut de santé de Berlin à la Charité et à l'Institut de biologie des systèmes médicaux de Berlin (Centre Max Delbrück).
Le prix sera décerné - ainsi que le prix principal pour 2023 - par le président du Conseil scientifique de la Fondation Paul Ehrlich le 14 mars 2023 à 17 heures dans la Paulskirche de Francfort.
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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