Imaginez que vous essayez de faire un travail et que toutes les informations dont vous avez besoin pour le faire se trouvent dans quelques livres à la bibliothèque. Sauf que ces livres sont disposés au hasard avec tous les autres livres sur des étagères dans tout le bâtiment. Sans ces informations vitales des livres que vous recherchez, vous ne feriez pas très bien votre travail.

C'est la situation que les chercheurs de la Perelman School of Medicine de l'Université de Pennsylvanie ont découverte lorsqu'ils ont étudié le noyau des cellules à l'intérieur des tissus conjonctifs se détériorant à la suite d'une tendinose. Les perturbations liées à la maladie dans les environnements dans lesquels les cellules existent ont provoqué la réorganisation du génome - qui est la somme des séquences d'ADN d'un organisme - à l'intérieur du noyau de la cellule, modifiant le fonctionnement des cellules et les rendant incapables de réorganiser leurs informations ADN dans à nouveau dans le bon sens. Ces résultats, publiés aujourd'hui dans Nature Biomedical Engineering , indiquent la possibilité de nouveaux traitements, tels que les thérapies à base de petites molécules, pour faire intervenir une sorte de bibliothécaire qui pourrait rétablir l'ordre dans les cellules affectées.

"C'est vraiment important parce que la recherche nous dit, pour la première fois, que les cellules du tissu conjonctif malades modifient la structure physique de leurs génomes et cessent de répondre aux signaux physiques normaux de leur environnement", a déclaré l'auteur principal de l'étude, Su Chin Heo, Ph.D., professeur adjoint de chirurgie orthopédique. "Si nous pouvons comprendre exactement pourquoi cela se produit, nous pourrions être en mesure de" déverrouiller "l'état malade de ces cellules et de les ramener vers un état sain."

Les changements à l'échelle microscopique dans les environnements dans lesquels les cellules existent ont des effets au niveau macro en raison de la façon dont ils modifient les comportements cellulaires et le fonctionnement d'un corps. Mais cette dynamique n'est pas bien comprise. Heo et ses collègues ont donc entrepris d'examiner comment les cellules du tissu conjonctif en dégénérescence réagissent aux changements de leur environnement physique et, en particulier, comment l'organisation spatiale de la chromatine - le matériau dont l'ADN est fait, dont il a été démontré qu'il diffère en fonction de la cellule type—peut être affecté par des changements provoqués par la maladie.

Pour ce faire, l'équipe a utilisé les dernières techniques d'imagerie à super-résolution pour observer des modèles de cellules humaines, en particulier les ténocytes (cellules tendineuses impliquées dans le maintien de la structure des tissus) et les cellules stromales mésenchymateuses (semblables aux cellules souches, elles peuvent devenir une variété de cellules nécessaires pour construire ou entretenir des tissus).

Dans ces modèles, les chercheurs ont observé que les changements chimiques et mécaniques dans des environnements imitant la dégénérescence des tendons entraînaient une réorganisation incorrecte de la chromatine par les ténocytes. Et même lorsque les chercheurs ont présenté à ces cellules l'environnement mécanique approprié, ils ont constaté que les cellules avaient perdu leur capacité à réorganiser correctement leur génome pour revenir à un état normal - les cellules ne pouvaient plus répondre correctement. Les cellules saines ont bien répondu aux mêmes sollicitations chimiques et mécaniques, il semble donc que les cellules malades aient oublié ce qu'elles faisaient ou n'aient pas pu accéder aux bonnes informations dans leur réponse à la crise.

"Alors que nous avons découvert que les cellules des microenvironnements malades perdent leur mémoire épigénétique, ces résultats suggèrent également que les traitements épigénétiques, comme les médicaments à petites molécules, pourraient restaurer une organisation saine du génome et pourraient s'avérer des traitements efficaces dans les conditions affectant les tissus denses", a déclaré l'auteur principal de l'étude, Melike Lakadamyali, Ph.D., professeur agrégé de physiologie. "C'est quelque chose que nous prévoyons de suivre et de tester."

Les chercheurs ont déjà obtenu des subventions pour étudier si les cellules du cartilage et les cellules du ménisque sont affectées de la même manière par les génomes perturbés par la maladie. Ils étudient également si le processus de vieillissement a un effet similaire.

"Une fois que nous avons compris ces processus et les processus cellulaires spécifiques qui les font se produire - ce qui verrouille la porte de la bibliothèque - nous pouvons utiliser des médicaments à petites molécules comme des clés squelettes pour essayer d'empêcher que cela ne se produise ou d'inverser le processus", a déclaré le co-senior de l'étude. auteur Robert Mauck, Ph.D., professeur de chirurgie orthopédique et directeur du laboratoire de recherche orthopédique McKay de Penn. + Explorer plus loin

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