Des chercheurs du Weill Cornell Medicine et de l’Hospital for Special Surgery ont découvert les cellules souches (des cellules non spécialisées qui peuvent se développer en types de cellules spécifiques) qui donnent naissance aux tendons et aux ligaments du corps, les tissus reliant les muscles et les os. Ils ont également découvert que lorsque ces cellules souches deviennent hyperactives dans le bas de la colonne vertébrale, elles contribuent à la sténose de la colonne lombaire. Cette maladie, qui touche environ 103 millions de personnes dans le monde, implique une hypertrophie des ligaments qui peut rétrécir le canal rachidien et comprimer les nerfs, provoquant des douleurs, des engourdissements et des difficultés à marcher.
L’étude, publiée le 7 septembre dans Cell, suggère que les traitements ciblant ces cellules souches pourraient conduire à de nouvelles options de traitement pour les patients, y compris une classe de médicaments actuellement utilisés pour gérer l’hypertension artérielle.
Alors que des études antérieures avaient proposé plusieurs cellules souches candidates, aucune n’avait définitivement démontré qu’une seule population cellulaire pouvait à la fois s’auto-renouveller et générer le spectre complet des types de cellules tendineuses et ligamentaires.
Dr Matthew Greenblatt, auteur co-correspondant, Rohr Family Research Scholar, professeur agrégé de pathologie et de médecine de laboratoire à Weill Cornell et pathologiste au NewYork-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center
Une fois que les chercheurs ont identifié les cellules souches insaisissables, ils ont exploré si les résultats pouvaient répondre à un besoin clinique non satisfait d’alternatives à la chirurgie pour traiter la sténose de la colonne lombaire.
« L’identification de ces cellules souches spécialisées ouvre la voie à un nouveau domaine de recherche qui nous permet d’aborder cette maladie de manière beaucoup plus mécanique, plutôt que d’attendre simplement que l’état du patient s’aggrave et nécessite une intervention chirurgicale pour soulager la compression nerveuse », a déclaré le Dr Sravisht Iyer, auteur co-correspondant de l’étude, professeur agrégé d’orthopédie à Weill Cornell et chirurgien de la colonne vertébrale à l’Hospital for Special Surgery (HSS). « Les résultats sont passionnants car ils peuvent potentiellement changer la façon dont nous prodiguons des soins de la colonne vertébrale. »
Recherche d’une cellule souche maîtresse de tendon et de ligament
Le Dr Greenblatt était bien équipé pour diriger les recherches. En 2018, lui et ses collègues ont localisé la cellule souche qui initie la réparation des fractures dans la couche externe de l’os. Ils ont ensuite identifié les cellules souches qui forment le crâne et la colonne vertébrale.
Cependant, contrairement aux os, les tendons et les ligaments sont des tissus relativement uniformes contenant des cellules de type fibroblaste difficiles à distinguer les unes des autres. En conséquence, trouver une véritable population de cellules souches de tendons et de ligaments était un défi.
« Nous avons analysé des milliers de cellules individuelles et les avons triées en types de cellules individuelles. Ensuite, nous avons identifié laquelle possédait les propriétés que nous associons à la » souche « », a déclaré le Dr Greenblatt. En d’autres termes, la population cellulaire rare est capable de se reconstituer continuellement et de produire les cellules matures nécessaires à la construction et au maintien de ces tissus. En étudiant des souris, les chercheurs ont localisé les cellules souches dans une niche anatomique spécialisée dans les tissus tendineux et ligamentaires qui sert de réservoir pour la croissance et la réparation.
La caractérisation de la cellule souche de souris a aidé les chercheurs à localiser un équivalent humain dans des échantillons de ligaments que le Dr Iyer avait prélevés sur des patients pendant une intervention chirurgicale avec leur consentement éclairé. L’équipe, qui comprenait le premier auteur, le Dr Lingling Hu, chercheur postdoctoral dans les laboratoires du Dr Greenblatt et du Dr Iyer, a confirmé que les cellules souches humaines pouvaient à la fois s’auto-renouveler et produire des cellules ligamentaires, démontrant ainsi leur pertinence clinique.
De plus, ils ont déterminé que ces cellules souches ne sont pas reléguées uniquement à la colonne vertébrale. « Nous avons examiné le ligament de la rotule, le tendon d’Achille et partout où nous avons regardé, nous avons trouvé cette cellule », a déclaré le Dr Greenblatt. « Nous pensons donc qu’il s’agit de la cellule souche universelle des tendons et des ligaments de tout le corps. »
Cible thérapeutique potentielle pour la sténose vertébrale
Pour savoir si ces cellules sont responsables de la sténose rachidienne lombaire, les chercheurs ont comparé les cellules souches prélevées sur des personnes atteintes de sténose rachidienne lombaire à celles isolées de ligaments rachidiens prélevés sur des personnes présentant une hernie discale et ne présentant aucun signe de sténose. Les patients ont donné leur consentement éclairé en préopératoire.
Les chercheurs ont détecté un nombre plus élevé de cellules souches dans les ligaments prélevés sur des personnes souffrant de sténose. Lorsque ces cellules dérivées de la sténose ont été transplantées chez des souris, elles ont produit plus de cellules tendineuses que de cellules souches saines. « Bien que la sténose vertébrale soit une maladie complexe, cela nous a vraiment montré que ces cellules contribuent à la pathologie », a déclaré le Dr Greenblatt, qui est également membre du Sandra and Edward Meyer Cancer Center de Weill Cornell.
Au niveau moléculaire, les cellules souches associées à la sténose présentaient des niveaux de signalisation calcique plus élevés que leurs homologues sains. En fait, les chercheurs pourraient déclencher une prolifération tissulaire en augmentant la signalisation du calcium dans les cellules souches provenant de ligaments sains grâce à une manipulation génétique.
Tout aussi important, l’équipe a montré que la réduction de la signalisation calcique bloquait la prolifération cellulaire dans un modèle murin de sténose vertébrale lombaire. Cela pourrait indiquer que les inhibiteurs calciques actuellement utilisés pour traiter l’hypertension artérielle pourraient être réutilisés pour traiter la sténose vertébrale, mais des études cliniques seront nécessaires pour explorer cette direction.
« Il s’agit probablement du premier travail démontrant une cible thérapeutique potentielle pour l’une des affections de la colonne vertébrale les plus courantes au monde », a déclaré le Dr Iyer.
Au-delà de la sténose lombaire, le Dr Greenblatt espère explorer le rôle que ces cellules souches pourraient jouer dans d’autres conditions, comme le syndrome de Marfan, une maladie génétique qui affecte les tissus conjonctifs du corps.
Ces résultats pourraient également éventuellement aider les chercheurs à trouver des traitements pour les tendons et les ligaments qui guérissent mal après des blessures, notamment des déchirures de la coiffe des rotateurs, des blessures au tendon d’Achille, une reconstruction ligamentaire et une dégénérescence chronique des tendons.
« Étant donné que cette cellule semble être l’origine ultime de toutes les cellules tendineuses et ligamentaires, les défauts de cette cellule sont probablement au cœur d’un large éventail de troubles tendineux et ligamentaires », a déclaré le Dr Greenblatt.
