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Actualité | Les granules P déterminent le destin cellulaire : une équipe de l’université du Colorado identifie un mécanisme clé de la différenciation cellulaire
Actualité | Les granules P déterminent le destin cellulaire : une équipe de l’université du Colorado identifie un mécanisme clé de la différenciation cellulaire
Les cellules souches sont les éléments polyvalents qui constituent l’organisme, mais comment savent-elles quel type de cellule devenir ? Après près de trois décennies de recherche sur les cellules souches, des scientifiques ont trouvé un indice déterminant sur le destin cellulaire dans une structure appelée granule P.
Une nouvelle étude menée conjointement par l’université du Colorado à Boulder et le Baylor College of Medicine montre que les granules P jouent un rôle central dans la régulation de la différenciation cellulaire. En manipulant ces unités de stockage cellulaires, l’équipe a produit efficacement en laboratoire des types de cellules auparavant extrêmement difficiles à obtenir. Il s’agissait notamment de précurseurs de cellules germinales, à l’origine des spermatozoïdes et des ovocytes, et de cellules totipotentes, capables de se différencier en n’importe quel type de cellule de l’organisme.
« Comme une alchimie cellulaire » : la science du contrôle du destin cellulaire
« Je vois cela comme une forme d’alchimie cellulaire », a déclaré Justin Brumbaugh, coresponsable de l’étude et professeur adjoint de biologie moléculaire, cellulaire et du développement à CU Boulder. « Si nous parvenons à comprendre et à contrôler les commutateurs qui régissent le destin des cellules, et à transformer un type de cellule en un autre, nous pourrons ouvrir un tout nouvel univers de recherche et d’applications. Notre étude constitue une base pour ces travaux. »
Ces résultats pourraient non seulement approfondir la compréhension de la formation de l’embryon et de l’origine des maladies, mais aussi offrir de nouvelles pistes pour traiter l’infertilité, régénérer des organes et tester des médicaments. Bruno Di Stefano, coresponsable de l’étude et professeur adjoint au Center for Cell and Gene Therapy du Baylor College of Medicine, a déclaré : « Comprendre le fonctionnement de la biologie à son niveau le plus fondamental est extrêmement précieux. »
Ouvrir le compartiment de stockage de la cellule
Les chercheurs ont observé l’évolution de cellules souches embryonnaires humaines, murines et aviaires à différents stades du développement, en se concentrant sur les granules P. Ces minuscules amas d’ARN et de protéines présents dans le cytoplasme se trouvent dans presque toutes les cellules de vertébrés.
Roy Parker, professeur de biochimie à CU Boulder, a découvert les granules P en 2003. Les scientifiques pensaient autrefois qu’il s’agissait simplement de fourre-tout cellulaires servant à stocker et à dégrader l’ARN non utilisé. Les nouvelles recherches remettent cette idée en cause : les granules P fonctionnent plutôt comme des compartiments de stockage organisés. Les différents types de cellules y stockent des molécules d’ARN différentes qui, une fois libérées, peuvent réorienter le destin d’une cellule.
Brumbaugh a expliqué : « Notre étude montre que les granules P contrôlent les changements d’identité cellulaire en séquestrant temporairement certains produits géniques et en inhibant leur fonction. »
Fait encore plus remarquable, lorsque les chercheurs ont perturbé les granules P et permis une nouvelle lecture de leur ARN, les cellules ont pu revenir à un stade de développement plus plastique. Comme si elles remontaient d’une branche vers le tronc, les cellules matures différenciées ont retrouvé leur plasticité et ont pu être de nouveau orientées vers d’autres types cellulaires.
Une nouvelle perspective pour les cellules totipotentes
Grâce à cette méthode, l’équipe a transformé des cellules matures en cellules semblables aux cellules germinales primordiales (PGCLC) et en cellules de type totipotent. Brumbaugh a déclaré : « Les cellules totipotentes sont presque le Graal de la biologie des cellules souches. Les obtenir de manière fiable et les étudier en laboratoire constitue depuis longtemps un objectif extrêmement difficile. »
Cette avancée ouvre plusieurs perspectives. Les cellules germinales produites en laboratoire pourraient contribuer à de nouveaux traitements de la fertilité, tandis que les cellules totipotentes pourraient éventuellement régénérer des organes ou tissus endommagés. Plus important encore, cette technique pourrait permettre aux scientifiques de remonter à l’origine d’une maladie. Par exemple, en ramenant les neurones d’un patient atteint de la maladie de Parkinson à leur tout premier stade de développement, les chercheurs pourraient observer directement comment la maladie apparaît.
Les concepteurs de médicaments pourraient aussi utiliser ces cellules à un stade précoce pour créer des modèles d’essai plus précis.
Le rôle majeur des microARN
L’étude a également montré que l’ARN non codant, en particulier le microARN, joue un rôle clé pour déterminer quelles molécules d’ARN sont stockées dans les granules P. La régulation de ces microARN pourrait à terme favoriser le développement de nouveaux traitements ciblant certaines maladies.
« Comprendre le mécanisme n’est que la première étape », a déclaré Di Stefano. « Maintenant que nous savons ce qui dirige ce processus, nous pouvons commencer à le manipuler de manière ciblée. »
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