Les chercheurs ont découvert un nouveau type de cellule qui pourrait aider à réguler la croissance des vaisseaux sanguins dans le cœur pendant le développement et en réponse à une blessure, selon une étude de Weill Cornell Medicine. En travaillant avec le poisson zèbre, ils ont découvert que ce nouveau type de cellule aide à stabiliser le réseau vasculaire qui fournit de l’oxygène au muscle cardiaque en croissance.
Les résultats, publiés le 20 août dans Nature Communications, pourraient fournir de nouvelles informations sur la façon dont le cœur humain construit son réseau de vaisseaux sanguins et guider les efforts futurs visant à promouvoir la régénération cardiaque après une blessure.
Notre objectif ultime est de réparer le cœur humain endommagé. Être capable de reconstruire les navires au bon moment et au bon endroit est la clé du processus. »
M. Jingli Cao, professeur agrégé de biologie cellulaire et développementale et membre de l’Institut de recherche cardiovasculaire, Weill Cornell Medicine
Commencer en surface
Les recherches du Dr Cao ont commencé alors qu’il était chercheur postdoctoral à l’Université Duke, où il a déterminé que l’épicarde, la fine couche de cellules qui entoure le cœur, fournit à la fois les signaux et les cellules nécessaires à la régénération du tissu cardiaque chez le poisson zèbre.
Depuis lors, son laboratoire du Département de biologie cellulaire et développementale de Weill Cornell a découvert que, en réponse à une blessure, une population spécifique de cellules progénitrices au sein de l’épicarde du poisson zèbre donne naissance aux différents types de cellules impliqués dans la régénération du muscle cardiaque et des vaisseaux sanguins coronaires.
Mais qu’est-ce qui pousse les cellules précurseurs à se spécialiser ? Pour le savoir, le Dr Cao et son équipe, dont l’étudiant diplômé Björn Perder et le Dr Yu Xia, chercheur postdoctoral, ont catalogué les gènes qui sont activés dans ces cellules lorsque le cœur est blessé. L’un de ces gènes, un maître régulateur appelé scxaordonne aux cellules progénitrices de générer un type de cellule jusqu’alors non caractérisé. Ces nouvelles cellules « périvasculaires » entourent les vaisseaux sanguins coronaires et expriment un type de collagène qui régule le développement vasculaire.
Ces cellules périvasculaires produisent également un signal – un petit fragment protéique dérivé de la molécule de collagène – qui freine finalement l’expansion des vaisseaux. « Pendant le développement ou lorsque le cœur est endommagé, vous devez construire la bonne quantité de vaisseaux sanguins et vous devez savoir quand arrêter », a déclaré le Dr Cao. « Ce système fournit cette couche de contrôle. »
De plus, les chercheurs ont découvert un mécanisme potentiel qui active ce programme de soutien vasculaire au moment opportun. Auparavant, les chercheurs ont montré que lorsque les zones du cœur connaissent de faibles niveaux d’oxygène, une condition connue sous le nom d’hypoxie, les signaux provenant de l’épicarde coordonnent la croissance du muscle cardiaque et des vaisseaux coronaires.
Le nouveau document met en lumière la manière dont cela peut se produire. Les résultats suggèrent qu’un faible taux d’oxygène agit comme un signal environnemental, activant temporairement scxaqui oriente un sous-ensemble de progéniteurs épicardiques vers un destin périvasculaire. Ils entourent alors les vaisseaux coronaires et peuvent contribuer à réguler leur développement et leur remodelage.
Réparer un cœur brisé
L’étude soulève la possibilité que comprendre comment les cellules épicardiques du poisson zèbre réagissent aux blessures pourrait éventuellement aider les chercheurs à trouver des moyens d’activer des programmes de régénération dans le cœur humain.
Bien que les humains possèdent un gène apparenté, le SCX, les chercheurs ne savent pas encore si les cellules épicardiques humaines l’utilisent de la même manière que le poisson zèbre. Malheureusement, après une blessure telle qu’une crise cardiaque chez les mammifères, le SCX est activé dans les fibroblastes cardiaques, des cellules qui favorisent la formation de tissu cicatriciel.
« Peut-être qu’à l’avenir, nous pourrons utiliser SCX pour réactiver les cellules épicardiques humaines et les orienter vers la génération de cellules et de signaux favorisant la régénération du cœur humain », a déclaré le Dr Cao.
Le Dr Cao travaille avec des cellules épicardiques humaines cultivées et des organoïdes cardiaques pour développer des moyens d’utiliser les cellules activées pour réparer les parties endommagées du cœur. Un tel « bandage biologique » pourrait un jour induire une croissance contrôlée du muscle cardiaque et des vaisseaux sur le site de la blessure.
« Je ne pense pas qu’il y aura un seul facteur magique qui contrôlera la régénération », a déclaré le Dr Cao. « Mais nous avons découvert un facteur supplémentaire, un mécanisme supplémentaire qui pourrait éventuellement contribuer à activer les cellules épicardiques et à réparer le cœur humain. »
