Crédit :Université de Leyde
Les cellules souches embryonnaires ont la capacité remarquable de se développer en n'importe quel type de cellule. En passe de devenir par exemple un foie ou une cellule cardiaque, ils doivent à plusieurs reprises décider entre des voies de développement alternatives. Comment ils prennent ces décisions est en grande partie inconnu. Une équipe internationale de biophysiciens a maintenant cartographié le processus de prise de décision avec des détails sans précédent, regarder les cellules pendant qu'elles se décident. Parution dans Communication Nature le 23 octobre.
Les cellules souches embryonnaires ont un potentiel énorme pour les applications médicales, comme la réparation des tissus malades ou le dépistage personnalisé de médicaments. Ces applications nécessitent que les cellules souches soient transformées en types cellulaires matures définis avec précision, qui reste difficile. Le plus souvent, une population de cellules souches se développera en différents types de cellules, ce qui entrave les applications biomédicales. Par exemple, un test qui teste la toxicité hépatique ne doit pas contenir de cellules rénales. Pour mieux comprendre et maîtriser le processus de maturation, une équipe de scientifiques de Leyde, Utrecht et Boston ont tracé le chemin des cellules souches aux types de cellules matures, une cellule à la fois.
Séquençage d'ARN
Le physicien de Leiden Stefan Semrau et ses collègues ont appliqué une nouvelle méthode révolutionnaire aux cellules souches embryonnaires :le séquençage de l'ARN unicellulaire. Cette technique a la capacité de mesurer l'abondance et la séquence de toutes les molécules d'ARN dans des cellules individuelles. La composition des molécules d'ARN est caractéristique d'un certain type cellulaire, une carte de visite génétique. Les gènes qui sont importants dans un type cellulaire particulier seront représentés par de nombreuses molécules d'ARN, tandis que d'autres gènes sont inactifs.
Cette image au microscope montre des molécules d'ARN qui ont été rendues visibles par fluorescence. Les ARN représentés en vert et rouge, respectivement, appartiennent à deux gènes différents (Gata6 et Pax6) qui jouent un rôle très important dans le processus de prise de décision. Crédit :Université de Leyde
En utilisant le séquençage de l'ARN, l'équipe a trouvé un modèle dynamique complexe. Lorsqu'ils ont traité les cellules souches avec de l'acide rétinoïque, une molécule de signalisation importante, toutes les cellules souches ont initialement réagi de la même manière. Après 24 heures, cependant, la population cellulaire s'est divisée en deux groupes qui ont persisté jusqu'à la fin de l'expérience de 4 jours. En d'autres termes, les cellules souches ont décidé entre deux types cellulaires alternatifs. L'expérience a révélé quelles protéines sont impliquées dans ce processus, qui aidera à comprendre la prise de décision cellulaire au niveau moléculaire.
La nouvelle étude de séquençage est également une étape importante vers la compréhension du développement embryonnaire. En effet, la division d'une population initialement homogène est le processus fondamental par lequel tous les types de cellules de notre corps sont créés à partir d'un seul, œuf fécondé.
