Les deux panneaux supérieurs montrent une cellule souche stressée, comme l'indique la calréticuline exprimée à sa surface (pointes jaunes), engloutie et mangée par un macrophage. Les deux panneaux du bas montrent une cellule souche saine, exprimant très peu de calréticuline, contactée par un macrophage mais non mangée. Au lieu de cela, le macrophage semble extraire du matériel de la cellule. La calréticuline agit comme un signal « mange-moi ». Crédit :Nymus 3D (nymus3d.nl/)
En utilisant l'imagerie en direct et le codage à barres cellulaire, les chercheurs du programme de cellules souches du Boston Children's Hospital ont entrevu comment les nouvelles cellules souches - dans ce cas, les cellules souches sanguines - sont contrôlées pour leur qualité peu après leur naissance. L'étude, qui pourrait avoir des implications pour le cancer et la médecine régénérative, a été publiée le 22 septembre dans la revue Science .
Dirigé par Sam Wattrus, un Ph.D. candidat dans le laboratoire de Leonard Zon, MD, les chercheurs ont utilisé un modèle de poisson zèbre pour observer le développement des cellules souches. Lorsqu'une cellule souche est née, ont-ils découvert, elle se rend dans un endroit spécial où les cellules immunitaires appelées macrophages entrent en contact physique intime avec chaque cellule.
C'est à ce moment-là que la vérification a lieu :les cellules montrant des signes de stress (ayant des niveaux élevés de molécules toxiques appelées espèces réactives de l'oxygène) ont été englouties et mangées par les macrophages, a découvert l'équipe. En revanche, des cellules souches apparemment saines ont pu vivre et ont été sélectivement amplifiées.
"Chaque fois qu'un macrophage interagit avec des cellules, il absorbe une énorme quantité d'informations biologiques", explique Wattrus. "Ce que nous voyons, c'est que les cellules qui ont un stress élevé sont éliminées et que celles qui ont un stress faible se divisent de manière sélective."
En explorant plus avant, Wattrus et ses collègues ont montré que les cellules souches stressées portaient un marqueur spécifique à leur surface, une protéine connue sous le nom de calréticuline, qui agit comme un signal "mange-moi". Les cellules souches dépourvues de calréticuline, ou n'en contenant que de petites quantités, n'étaient pas consommées et semblaient encouragées à se développer. Les macrophages ont semblé en retirer du matériel, et les cellules souches ont continué à se multiplier après la rencontre.
"En utilisant le code-barres cellulaire, nous pouvons mesurer le nombre de clones (populations cellulaires distinctes) après l'interaction", explique Zon, qui est également affilié à la Division d'hématologie/oncologie et chercheur à l'Institut médical Howard Hughes. "Si un macrophage n'"aime" pas une cellule souche, ce clone ne contribuera pas au pool de cellules souches."
La cellule souche a une abondance de calréticuline (en jaune) à sa surface, indiquant qu'elle est stressée. Crédit :Nymus 3D (nymus3d.nl/)
Implications potentielles pour le cancer, médecine régénérative
L'équipe a également observé des interactions macrophages-cellules souches similaires chez des souris embryonnaires. Zon pense que ce processus d'assurance qualité pourrait conduire à de nouvelles approches du cancer et de la médecine régénérative, et étudie actuellement les deux possibilités dans son laboratoire.
La calréticuline (pointes jaunes) à la surface de la cellule souche fonctionne comme un signal « mange-moi ». Crédit :Nymus 3D (nymus3d.nl/)
"En gros, vous apprendriez aux cellules souches à être attractives ou répulsives pour les macrophages avec de petites molécules ou d'autres thérapies ciblées", dit-il.
Il est connu dans le monde du cancer que les cellules cancéreuses peuvent faire germer des signaux "ne me mangez pas" pour échapper aux attaques de notre système immunitaire, et il y a beaucoup d'intérêt à bloquer ces signaux avec des anticorps pour déjouer le cancer. Mais Zon s'intéresse davantage aux signaux "mange-moi" et s'ils pourraient être introduits dans des cellules précancéreuses ou cancéreuses pour encourager les macrophages à les détruire.
Un macrophage entre en contact physique étroit et semble évaluer une cellule souche qui semble saine, avec peu de calréticuline à sa surface. Crédit :Nymus 3D (nymus3d.nl/)
De telles approches pourraient potentiellement être utilisées dans des conditions précancéreuses telles que l'hématopoïèse clonale et la myélodysplasie, marquées par des populations indésirables de cellules souches sanguines, ou dans la leucémie et d'autres cancers du sang.
"Il pourrait y avoir un moyen d'utiliser une petite molécule pour stresser la cellule, conduisant à la calréticuline de surface qui provoque la consommation des clones incriminés", spécule Zon.
Après avoir contacté une cellule souche apparemment saine, le macrophage semble en retirer du matériel. La cellule souche continue ensuite à se multiplier après la rencontre. Crédit :Nymus 3D (nymus3d.nl/)
Il envisage l'approche opposée dans la régénération tissulaire, où les marqueurs de cellules souches pourraient être manipulés pour encourager les macrophages à optimiser le pool de cellules souches pour les thérapies cellulaires. Bien que cette étude se soit concentrée sur les cellules souches sanguines, Zon pense qu'il est probable que d'autres populations de cellules souches soient exposées à un processus d'AQ similaire.
Si tel est le cas, il pourrait y avoir de grandes implications potentielles pour la santé tout au long de la vie. "Votre pool de cellules souches est constitué, pour la plupart, au cours du développement embryonnaire", note Zon. "Les interactions qui se produisent ici déterminent quelles cellules souches seront utilisées à l'âge adulte." Une étude montre qu'ACKR1 n'est pas exprimé sur les monocytes et les macrophages, malgré les conclusions précédentes
