Comme des généalogistes comblant les lacunes d'un arbre généalogique, Les scientifiques du St. Jude Children's Research Hospital ont déterminé que la production de sang tout au long de la vie repose sur des centaines de cellules « ancêtres » de plus que ce qui avait été rapporté auparavant. L'étude s'est concentrée sur les origines prénatales des cellules souches hématopoïétiques et est apparue aujourd'hui comme une publication en ligne avancée dans le journal Nature Biologie Cellulaire .

Les cellules souches hématopoïétiques ou hématopoïétiques sont responsables de la production de sang tout au long de la vie. Les cellules ont la capacité de fabriquer n'importe quel type de cellule sanguine dans le corps. Les cellules souches hématopoïétiques sont utilisées à des fins thérapeutiques pour restaurer la production de sang et l'immunité chez les patients qui subissent une greffe de moelle osseuse pour le traitement du cancer et d'autres maladies. Comprendre comment le système sanguin émerge au cours du développement prénatal permet de mieux comprendre les origines de la leucémie infantile et d'autres maladies du sang qui surviennent tôt dans la vie.v

D'autres chercheurs utilisant différentes méthodes avaient lié la production de sang de mammifère tout au long de la vie à une poignée de cellules précurseurs ou « ancêtres » qui émergent au cours du développement prénatal. Dans cette étude, Les chercheurs de St. Jude ont utilisé un système d'étiquetage des cellules à code couleur et une modélisation mathématique pour montrer que chez la souris, les cellules souches hématopoïétiques proviennent d'environ 500 cellules précurseurs au lieu de moins de 10. Alors que le développement du système sanguin est le même chez la souris et l'homme, le nombre de cellules précurseurs chez l'homme est probablement au moins 10 fois plus élevé.

"Toutes les études précédentes avaient rapporté que très peu de cellules précurseurs sont impliquées dans l'établissement du système sanguin, " a déclaré l'auteur correspondant Shannon McKinney-Freeman, Doctorat., membre adjoint du département d'hématologie de St. Jude. "Mais les données de cette étude montrent qu'en réalité des centaines de cellules sont impliquées et que le système sanguin en développement est plus complexe et peut être façonné en partie par des goulots d'étranglement réglementaires qui surviennent tardivement dans le développement et servent à restreindre le nombre de cellules souches hématopoïétiques. "

Les résultats ont également des implications cliniques. « Comprendre comment le système sanguin émerge, y compris le nombre et la complexité des cellules progénitrices impliquées, nous aidera à démêler les origines de la maladie et à identifier les cellules qui pourraient être sensibles aux mutations causant la maladie, " elle a dit.

Les cellules souches hématopoïétiques se forment à partir de cellules précurseurs qui émergent au cours des différentes étapes du développement prénatal. Au fur et à mesure du développement, les cellules se spécialisent et deviennent le cœur, reins, sang et autres organes.

Des recherches antérieures ont suivi le système sanguin émergent des mammifères isolément à l'aide de cellules collectées ou transplantées à partir de souris en développement. Les méthodes nécessitaient de perturber le développement normal du système sanguin. Les résultats suggèrent que seule une poignée de cellules souches sanguines ont émergé de l'aorte des mammifères en développement, a voyagé jusqu'au foie fœtal et s'est considérablement développé avant de migrer vers la moelle osseuse.

Pour cette étude, premier auteur Miguel Ganuza, Doctorat., un stagiaire postdoctoral dans le laboratoire de McKinney-Freeman, adapté un système utilisé pour étudier la constitution cellulaire des tumeurs solides. Le système de marquage multicolore est activé par des gènes exprimés au cours de fenêtres de développement spécifiques.

Ganuza a utilisé le système pour marquer et suivre le devenir des cellules précurseurs de divers stades de développement chez la souris. « Nous voulions comprendre ce qui se passait avec différentes cellules progénitrices à différents stades de développement lorsque nous savions que des décisions importantes sur le sort des cellules se produisaient, " a déclaré Ganuza.

Co-auteur et statisticien David Finkelstein, Doctorat., du département de biologie computationnelle de St. Jude a ensuite utilisé la modélisation mathématique pour travailler en arrière à partir du sang périphérique chez des souris adultes afin de suivre la contribution des cellules précurseurs dès le début, stades moyen et avancé du développement prénatal.

Les résultats ont montré que beaucoup plus de cellules précurseurs contribuent à la population de cellules souches sanguines chez les souris adultes que prévu. Les résultats ont également soulevé des questions sur le rôle du foie fœtal dans la formation du système sanguin.

"Pendant des décennies, on a pensé que le foie fœtal était l'endroit où le nombre de cellules souches sanguines augmentait considérablement, " a déclaré McKinney-Freeman. " Les résultats de cette étude soulèvent des questions sur ce modèle et suggèrent même la présence de goulots d'étranglement du développement dans le foie fœtal ou à des stades ultérieurs de développement qui restreignent la population de cellules souches sanguines.

"C'est à ce moment-là que la science est la plus intéressante, quand tu vois des choses auxquelles tu ne t'attendais pas, " elle a dit.

Bien qu'inattendu, la taille et la complexité nouvellement révélées du système sanguin émergent ont du sens sur le plan du développement, dit McKinney-Freeman. "La production de centaines de cellules progénitrices au cours des différentes étapes de développement signifie que l'organisme dispose d'une plus grande flexibilité pour s'adapter aux problèmes et aux problèmes qui pourraient survenir au fur et à mesure que le développement progresse, " elle a dit.