Une greffe de cellules souches est utilisée pour remplacer les cellules souches ou la moelle osseuse qui ont été endommagées par une maladie ou certains traitements. Mais trouver un donneur compatible est toujours un obstacle majeur. Récemment, des chercheurs ont développé un système cardiaque artificiel qui imite la circulation fœtale pour produire des cellules souches hématopoïétiques à la demande. Cette percée pourrait un jour éliminer la nécessité pour les donneurs de sang ou de moelle osseuse d’obtenir des cellules souches et permettre des traitements ciblés pour de nombreuses maladies.
La greffe de cellules souches hématopoïétiques restaure l’hématopoïèse – le processus par lequel toutes les lignées cellulaires sanguines se forment – après un traitement agressif de certains cancers et de certaines maladies génétiques, comme la drépanocytose. Cette greffe permet aux lignées sanguines de s’auto-renouveler tout au long de la vie du receveur.
Cependant, il est extrêmement difficile de trouver un donneur compatible, et le plus souvent il s’agit d’un parent proche. En effet, le nombre de donneurs est limité, le don de moelle osseuse est peu fréquent. Dans le même temps, plus de 2 000 personnes sont en attente de greffe en France, et seules 50 banques globales dans le monde travaillent en coopération. Sans oublier que les donneurs potentiels sont encore plus limités lorsqu’il s’agit d’une ethnie ou d’une autre.
C’est pourquoi la création de cellules souches in vitro, sans recours à des donneurs, est un projet ambitieux et responsable de la médecine moderne. Récemment, une équipe de chercheurs de l’Université de Nouvelle-Galles du Sud (UNSW) a démontré comment un dispositif microfluidique qui imite un cœur embryonnaire peut produire des précurseurs de cellules souches sanguines, permettant de les créer à la demande. L’étude est publiée dans la revue Cell Reports.
Simulation cardiaque fœtale
En quelques années, le nombre d’études sur la production artificielle de cellules souches sanguines s’est multiplié, mais sans succès. Le Dr Jingjing Li, auteur principal de la nouvelle étude, explique dans un communiqué : « Une partie du problème est que nous ne comprenons toujours pas pleinement tous les processus qui se produisent dans le microenvironnement au cours du développement embryonnaire et qui conduisent à la création de cellules souches. sang au 32e jour.
Ici, les chercheurs ont développé un système microfluidique de 3 cm sur 3 cm capable de pomper des cellules souches sanguines dérivées d’une lignée de cellules souches embryonnaires pour imiter le fonctionnement d’un cœur embryonnaire.
Le Dr Lee déclare : « Nous avons créé un appareil qui simule les battements cardiaques et le flux sanguin, ainsi qu’un système d’agitation orbitale qui induit une contrainte de cisaillement – ou friction – sur les cellules sanguines lorsqu’elles traversent l’appareil.
Le dispositif microfluidique imite le rythme cardiaque et le flux sanguin d’un embryon. Les canaux d’ensemencement cellulaire sont remplis de colorant alimentaire rouge, et les canaux de contrôle de la contraction ventriculaire et la valve de circulation sont remplis de colorant alimentaire bleu et vert, respectivement. © UNSW/Jingjing Li
Ce système a contribué à l’hématopoïèse, c’est-à-dire au développement de cellules souches sanguines précurseurs capables de se différencier en divers composants sanguins – leucocytes, érythrocytes, plaquettes et autres. De plus, le dispositif a créé des cellules tissulaires à partir de l’environnement cardiaque embryonnaire, qui est essentiel à ce processus, avec la formation, par exemple, d’une structure artérielle.
Auto-assemblage de structures artérielles dans des canaux microfluidiques qui s’alignent sur la direction du flux. © J. Lee et al., 2022
Robert Nordon, co-auteur de l’étude, explique : « Les cellules souches sanguines, lorsqu’elles sont produites dans l’embryon, se forment dans la paroi du vaisseau principal appelé aorte. Après avoir quitté l’aorte, ils entrent dans la circulation, puis vont vers le foie et forment ce qu’on appelle l’hématopoïèse définitive ou hématopoïèse définitive.
Concrètement, avec leur système de cœur artificiel, les chercheurs ont pu recréer ce processus aortique avant son intégration dans la circulation générale (lorsque, dans ce cas, les cellules seraient transférées au receveur).
Nordon ajoute : « Nous avons montré que nous pouvions créer une cellule capable de former tous les types de cellules sanguines. Nous avons également montré qu’il est très étroitement lié aux cellules qui tapissent l’aorte, nous savons donc que son origine est correcte et qu’il se reproduit.
Les chercheurs espèrent que leur découverte sera une étape décisive vers la résolution des problèmes qui limitent les thérapies régénératives actuelles : la pénurie de cellules souches du sang des donneurs, le rejet des cellules des tissus des donneurs et les problèmes éthiques liés à l’utilisation d’embryons FIV pour obtenir des cellules souches. cellules. Le Dr Li a ajouté : « Nous travaillons sur la production à grande échelle de ces cellules à l’aide de bioréacteurs.
Pourquoi leur système fonctionne-t-il ?
Outre le résultat extraordinaire qu’ils ont obtenu, certains éléments du processus sont restés flous ou obscurs au cours de l’étude. Mais une équipe parallèle de l’UNSW Medicine & Health a peut-être trouvé les réponses à ces questions. En effet, le professeur John Pimanda et le Dr Vash Chandrakantan ont fait leurs propres recherches sur la façon dont les cellules souches sanguines sont créées dans les embryons. L’étude est publiée dans la revue Nature Cell Biology.
Le professeur Pimanda déclare : « Nous savions déjà que ce processus se produit dans les embryons de mammifères, où les cellules endothéliales qui tapissent l’aorte [ce qu’ont démontré les chercheurs de la précédente étude] sont transformés en cellules sanguines lors de l’hématopoïèse. Mais l’identité des cellules qui régulent ce processus est restée un mystère jusqu’à présent.
Les auteurs ont démontré qu’il s’agit de cellules dites « cellules stromales PDGFRA+ dérivées de Mesp1 ». Ils se trouvent sous l’aorte et n’entourent l’aorte que dans une fenêtre très étroite pendant le développement embryonnaire.
Le Dr Chandrakanthan a déclaré que connaître l’identité de ces cellules donne aux chercheurs un indice sur la façon dont les cellules endothéliales de mammifères adultes peuvent être stimulées et dirigées pour créer des cellules souches sanguines, ce qu’elles ne peuvent normalement pas. Il explique : « Notre étude a montré que lorsque des cellules endothéliales fœtales ou adultes se mélangent avec des cellules stromales PDGFRA+ dérivées de Mesp1, elles commencent à produire des cellules souches sanguines.
Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour envisager une approche clinique et fournir un outil potentiel pour générer des cellules hématopoïétiques transplantables sans avoir besoin d’un donneur compatible.
Le professeur Pimanda conclut : « L’utilisation de ses propres cellules pour obtenir des cellules souches sanguines peut éliminer le besoin d’une transfusion sanguine ou d’une greffe de cellules souches. Déverrouiller les mécanismes utilisés par la nature nous rapproche un peu plus de la réalisation de cet objectif.
Rapports de cellule.
Grand fan de mangas et d’animes, je n’aime bien écrire qu’à propos de ses sujets, c’est pour ca que j’écris pour 5 minutes d’actus. Au quotidien de décortique, donne mes avis sur les différents épisodes et chapitres des mangas que j’aime lire.
