Wataru Kimura et ses collègues du RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research (BDR) au Japon ont découvert comment le cœur des marsupiaux nouveau-nés conserve la capacité de se régénérer pendant plusieurs semaines. Grâce à ces connaissances, l’équipe a pu réparer des cœurs de souris endommagés une semaine après la naissance. Les résultats, publiés dans la revue scientifique Circulationdevraient contribuer au développement de médicaments cardiaques régénératifs.
Les maladies cardiaques sont l’une des principales causes de décès chez l’homme et sont associées à de nombreuses autres maladies secondaires. Pour les humains et les autres mammifères, le muscle cardiaque endommagé – comme cela se produit après une crise cardiaque – ne peut pas être réparé naturellement car les cellules du muscle cardiaque matures ne se régénèrent pas. Comme pour toute régénération tissulaire, la réparation cardiaque nécessite la naissance de nouvelles cellules, ce qui ne peut se produire que par le processus de division cellulaire, lorsqu’une cellule devient deux. Dans la plupart des cœurs de mammifères, la division des cellules musculaires reste possible juste après la naissance, mais disparaît rapidement après quelques jours.
Cependant, contrairement à d’autres mammifères, les marsupiaux comme les kangourous et les koalas naissent dans un état sous-développé et bon nombre de leurs organes internes continuent de croître après la naissance, y compris leur cœur. Cependant, on ne sait pas grand-chose sur leur capacité de régénération cardiaque. L’équipe de RIKEN BDR a émis l’hypothèse que cette croissance cardiaque postnatale est possible parce que les cellules marsupiales du muscle cardiaque conservent la capacité de se diviser, et que cela permettrait à leur cœur de se régénérer après une blessure. Ils ont entrepris de tester cette théorie dans l’opossum.
Ils ont observé que les cœurs d’opossum continuaient de croître pendant plusieurs semaines après la naissance. Ils ont découvert que le cœur des opossums âgés de deux semaines ressemblait à celui des souris âgées d’un jour et que les cellules du muscle cardiaque de l’opossum continuaient à se diviser pendant des semaines après la naissance. Les lésions cardiaques induites expérimentalement à cet âge se sont réparées en un mois, ce qui indique que tant que les cellules cardiaques continuent de se diviser, le cœur peut être réparé. Ces résultats ont confirmé leur hypothèse, et comme le note Kimura, « la régénération cardiaque pendant plus de deux semaines après la naissance chez l’opossum est la plus longue durée observée chez les mammifères étudiés à ce jour ».
L’étape suivante consistait à comprendre comment cela est possible chez les opossums mais pas chez les souris. Les comparaisons d’expression génique ont montré que les opossums âgés de deux semaines étaient similaires aux souris âgées de quelques jours seulement. Les chercheurs ont ensuite recherché des changements dans l’expression des gènes qui se sont produits chez les deux animaux à peu près au moment où la régénération cardiaque n’était plus possible. Le facteur commun était une protéine appelée AMPK. D’autres expériences ont montré que l’activation de l’AMPK chez les souris et les opossums coïncidait avec l’arrêt de la division cellulaire dans le muscle cardiaque. Par conséquent, l’hypothèse suivante était que l’inhibition de l’AMPK ou de sa capacité à fonctionner pourrait prolonger la période pendant laquelle la régénération cardiaque est possible. Comme l’explique Kimura, « si nous pouvions exploiter la voie moléculaire qui détermine la capacité de régénération cardiaque, nous devrions être en mesure d’établir de nouvelles approches thérapeutiques pour le traitement des maladies cardiovasculaires ».
Ils ont testé cette hypothèse à la fois sur des opossums et des souris, et ont réussi dans les deux cas. En particulier, l’injection d’inhibiteurs de l’AMPK à des souris néonatales a permis à des cœurs endommagés expérimentalement une semaine après la naissance de se régénérer et de retrouver une fonction normale, avec un minimum de cicatrices. Ainsi, les chercheurs ont pu utiliser ce qu’ils avaient appris des marsupiaux et induire une régénération cardiaque chez un mammifère ordinaire.
La prochaine étape du programme de recherche consiste à déterminer ce qui déclenche l’expression de l’AMPK à la naissance chez la souris, mais pas chez les opossums.
Une question importante et passionnante est de savoir comment les marsupiaux néonatals conservent leur capacité de régénération dans les environnements extra-utérins. Les réponses pourraient conduire à des thérapies capables d’induire une régénération cardiaque chez l’adulte. »
Wataru Kimura, Centre RIKEN pour la recherche sur la dynamique des biosystèmes
