1. Microenvironnement de niche :
Les CSH résident dans des microenvironnements spécialisés appelés niches, principalement situés dans la moelle osseuse. La niche fournit des signaux essentiels qui régulent l’auto-renouvellement, la survie et la différenciation des HSC. Les composants clés de la niche comprennent les ostéoblastes, les cellules endothéliales, les cellules réticulaires exprimant CXCL12 et divers facteurs de croissance. Les interactions entre les CSH et leur niche régulent l'expression des gènes associés aux cellules souches et suppriment les signaux de différenciation.
2. Repos :
Les CSH existent principalement dans un état de repos, caractérisé par une faible activité métabolique et un cycle cellulaire lent. La quiescence protège les CSH du stress réplicatif associé aux divisions cellulaires fréquentes et aide à préserver leur potentiel d’auto-renouvellement à long terme. Les régulateurs du cycle cellulaire et les voies de réponse aux dommages de l'ADN jouent un rôle essentiel dans le maintien de la quiescence des CSH.
3. Régulation épigénétique :
Les modifications épigénétiques, telles que la méthylation de l'ADN, les modifications des histones et les ARN non codants, contribuent à la régulation de l'auto-renouvellement des CSH. Des marques épigénétiques spécifiques sont associées à l'expression de gènes impliqués dans le maintien et la différenciation des cellules souches. La dérégulation des modifications épigénétiques a été impliquée dans le développement de maladies liées au sang.
4. Entretien des télomères :
Les télomères sont des capuchons protecteurs situés aux extrémités des chromosomes et qui se raccourcissent à chaque division cellulaire. Un raccourcissement excessif des télomères conduit à la sénescence cellulaire ou à l'apoptose. Dans les CSH, la maintenance des télomères est cruciale pour préserver la capacité d’auto-renouvellement. La télomérase, une enzyme qui ajoute des séquences d'ADN aux télomères, est exprimée dans les CSH et aide à contrecarrer le raccourcissement des télomères.
5. Division cellulaire asymétrique :
Les CSH subissent des divisions cellulaires asymétriques, produisant une cellule fille qui conserve sa tige (auto-renouvellement) et une autre qui s'engage dans la différenciation. Ce mode de division garantit le maintien du pool de cellules souches tout en générant des cellules progénitrices capables de se différencier en diverses lignées sanguines.
6. Facteurs de transcription intrinsèques :
Les CSH expriment un ensemble unique de facteurs de transcription qui régulent l'auto-renouvellement et la spécification de la lignée. Ces facteurs incluent HOXB4, OCT4, NANOG, SOX2 et GATA2, entre autres. Les réseaux de facteurs de transcription contrôlent étroitement l’équilibre entre auto-renouvellement et différenciation.
7. Règlement sur les espèces réactives de l'oxygène (ROS) :
Les ROS sont produites comme sous-produit du métabolisme cellulaire et peuvent nuire à l’ADN et aux protéines. Cependant, de faibles niveaux de ROS jouent un rôle dans l’auto-renouvellement des CSH. Un stress oxydatif modéré peut activer des voies de signalisation qui améliorent la capacité d’auto-renouvellement des CSH.
Les perturbations de l’un de ces mécanismes peuvent entraîner la perte de l’auto-renouvellement des CSH et contribuer à des troubles sanguins ou à un déclin de la fonction hématopoïétique lié au vieillissement. Comprendre les subtilités de l’auto-renouvellement des CSH est crucial pour développer des stratégies visant à améliorer la transplantation de cellules souches, à traiter les maladies du sang et potentiellement à retarder les troubles sanguins associés au vieillissement.
