Des chercheurs découvrent deux voies de signalisation qui sont régulées à la baisse dans le cœur humain après la naissance

Publié aujourd’hui dans Rapports sur les cellules souches, des chercheurs de la faculté de médecine de l’Université du Minnesota ont découvert deux voies de signalisation qui sont régulées à la baisse dans le cœur humain après la naissance. Ces voies, la protéine kinase activée par les mitogènes (MAPK) et la phosphoinositide 3-kinase (PI3K)-AKT, conduisent à la maturation des cellules cardiaques, leur permettant de s’adapter fonctionnellement à leur fonction postnatale. Les chercheurs ont montré que la manipulation de ces voies conduisait à de meilleurs résultats dans des expériences visant à générer des myocytes cardiaques, les cellules battantes du cœur, in vitro à partir de cellules souches pluripotentes.

Les maladies cardiaques sont l’une des principales causes de décès dans le monde, en partie parce que le cœur humain adulte ne possède pas de cellules souches cardiaques qui lui permettent de se régénérer après une lésion. Les cellules souches pluripotentes induites, qui sont des cellules souches humaines indifférenciées issues de la reprogrammation de cellules adultes et généralement de cellules de tissus cutanés, peuvent se différencier en myocytes cardiaques in vitro, mais produisent préférentiellement des versions immatures de ces cellules. Cela produit essentiellement des cellules de type fœtal au lieu de cardiomyocytes postnatals. L’incapacité à générer des cardiomyocytes matures a entravé le développement de la thérapie cellulaire pour les maladies cardiaques, ainsi que la génération de cellules pour l’étude in vitro de la physiologie cardiaque et de la toxicologie.

La dernière décennie a vu une explosion de la recherche pour produire des myocytes cardiaques humains à partir de cellules souches pluripotentes. Notre étude fait progresser ces efforts en fournissant un moyen pratique de générer des cellules pertinentes pour la maladie humaine. »

Bayardo Garay, étudiant de troisième cycle du programme de formation des scientifiques médicaux

Pour découvrir ces deux voies, les chercheurs ont exploité des données génomiques précédemment publiées sur des cardiomyocytes à différents stades de développement. « La maturation des cellules somatiques dérivées de cellules souches dans un plat est difficile à réaliser, mais elle est essentielle pour la génération de modèles humains in vitro de santé et de maladie », a déclaré Brenda Ogle, PhD, professeur et chef du Département de génie biomédical. et directeur de l’Institut des cellules souches. « Ce travail utilise intelligemment les données existantes pour identifier de nouvelles voies qui contrôlent la maturation des cardiomyocytes et qui peuvent être facilement manipulées avec de petites molécules pour accélérer la maturation des cardiomyocytes. »

Les chercheurs concluent que la suppression des voies MAPK et PI3K-AKT dans les cardiomyocytes humains dérivés in vitro pendant seulement cinq jours entraîne une maturité accrue dans de nombreux domaines. Selon l’auteure correspondante de l’étude, Rita Perlingeiro, PhD, de la Division de cardiologie/Département de médecine, « Ce travail multidisciplinaire est le fruit de l’investissement de l’université dans la science collaborative, et rapproche beaucoup les cellules que nous pouvons produire en laboratoire pour être cliniquement pertinent pour les maladies cardiaques chez l’homme.

Le projet a été soutenu par des subventions des National Institutes of Health et de l’American Heart Association. Le projet a également reçu un financement initial de l’Institut de cardiologie Lillehei de l’Université du Minnesota et de l’Institute of Engineering in Medicine Group Grant. Les centres d’imagerie de l’Université du Minnesota ont également soutenu le travail avec des ressources et du personnel.