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Une étude suggère de nouvelles stratégies pour produire des cellules cartilagineuses

Comme tout guerrier du week-end le comprend, les lésions cartilagineuses des articulations telles que les genoux, les épaules et les hanches peuvent être extrêmement douloureuses et débilitantes. De plus, les conditions qui causent la dégénérescence du cartilage, telles que l’arthrite et les troubles de l’articulation temporo-mandibulaire (ATM), affectent 350 millions de personnes dans le monde et coûtent au système de santé publique américain plus de 303 milliards de dollars chaque année. Les patients souffrant de ces affections ressentent une douleur et un inconfort accrus au fil du temps.

Cependant, une étude passionnante menée par des professeurs de l’Institut Forsyth suggère de nouvelles stratégies pour produire des cellules cartilagineuses avec d’énormes implications en médecine régénérative pour les futurs traitements des lésions et de la dégénérescence du cartilage. Dans un article intitulé « GATA3 médie la signalisation β-caténine non classique dans la décision du destin des cellules squelettiques et la chondrogenèse ectpique », les co-premiers auteurs Takamitsu Maruyama et Daigaku Hasegawa, et l’auteur principal Wei Hsu, décrivent deux découvertes révolutionnaires, y compris une nouvelle compréhension d’un protéine aux multiples facettes appelée β-caténine.

Le Dr Hsu est chercheur principal à l’Institut Forsyth et professeur de biologie du développement à l’Université de Harvard. Il est également membre affilié du corps professoral du Harvard Stem Cell Institute. Les autres membres qui ont mené l’étude étaient les scientifiques suisses Tomas Valenta et Konrad Basler, ainsi que les scientifiques canadiens Jody Haigh et Maxime Bouchard. L’étude paraît dans le dernier numéro de Progrès de la science.

Le but de cette étude était de découvrir comment régénérer le cartilage. Nous voulions déterminer comment contrôler le destin des cellules, faire en sorte que la cellule somatique devienne du cartilage au lieu de l’os. »

Dr Takamitsu Maruyama de Forsyth

Auparavant, on pensait que la voie de transduction du signal Wnt était le facteur déterminant si une cellule se développait en os ou en cartilage. Le facteur maître qui transduit les signaux Wnt est la β-caténine. La base de cette croyance était le résultat que lorsque la β-caténine était perturbée, l’os se transformait en cartilage.

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Cependant, la β-caténine agit également comme une molécule d’adhésion cellulaire pour faciliter l’interaction cellule-cellule, la fonction originale identifiée avant la découverte de son rôle dans la signalisation Wnt. « Nous savons que cette molécule est importante pour la détermination du destin cellulaire, mais le mécanisme est resté ouvert à l’étude », a déclaré le Dr Hsu.

L’équipe a testé ce qui se passerait lorsque la β-caténine n’était que partiellement affectée pour la signalisation et a découvert que dans ce cas, les cellules ne pouvaient pas former d’os ou de cartilage. Après ces tests, les scientifiques ont conclu que la signalisation Wnt est un facteur déterminant pour la formation osseuse, mais pas assez pour la génération de cartilage.

« Nous voulions savoir quel était le facteur déterminant du destin cellulaire », a déclaré le Dr Maruyama. « Qu’est-ce qui reprogramme une cellule pour qu’elle devienne du cartilage si elle ne signale pas Wnt ? »

Cette question a conduit à une deuxième découverte importante : GATA 3, une action alternative de la β-caténine responsable du changement du destin des cellules squelettiques. GATA3 est un régulateur monogénique qui active l’expression de gènes spécifiques au cartilage dans les cellules. « Fondamentalement », a déclaré le Dr Wei Hsu, « GATA3 se lie aux séquences du génome nécessaires à la reprogrammation. GATA3 change la donne car nous pouvons l’utiliser pour potentiellement transformer n’importe quelle cellule somatique en une cellule formant du cartilage, similaire à l’utilisation de quatre cellules souches. facteurs cellulaires pour générer des cellules ressemblant à des cellules souches embryonnaires appelées cellules souches pluripotentes induites (iPSC). »

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Être capable de contrôler le destin cellulaire de cette manière permet de diriger une cellule pour qu’elle devienne de l’os, du cartilage ou de la graisse, ce qui a d’énormes implications pour la création de nouveaux traitements pour 1 personne sur 4 vivant avec une lésion du cartilage et une dégénérescence osseuse du cartilage. Il n’existe actuellement aucun traitement capable de régénérer le cartilage et les traitements actuels ne peuvent pas améliorer la fonction articulaire.

Cette recherche ouvre de nouvelles voies à explorer pour les scientifiques et constitue une percée passionnante dans la recherche sur la régénération tissulaire avec la promesse d’un soulagement significatif pour des milliers de patients. Ce travail est soutenu par l’Institut national de recherche dentaire et craniofaciale des Instituts nationaux de la santé sous les numéros de subvention R01DE015654 et R01DE026936 au Dr Wei Hsu.

Police de caractère:

Institut Forsyth

Référence magazine :

Maruyama, T. et coll. (2022) GATA3 assure la médiation de la signalisation β-caténine non classique dans la détermination du destin des cellules squelettiques et de la chondrogenèse ectopique. Progrès de la science. doi.org/10.1126/sciadv.add6172.

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