Des chercheurs découvrent comment les cellules sénescentes peuvent à la fois nuire et guérir les maladies du foie

De nouveaux outils génétiques révèlent le double rôle des cellules sénescentes dans les maladies du foie : les macrophages sont à l'origine de la fibrose, tandis que les cellules endothéliales réparent les dommages, ouvrant ainsi la voie à des thérapies ciblées.

Étude : Identifier les rôles fonctionnels spécifiques de la sénescence selon les types de cellules. Crédit d’image : lumière cristalline/Shutterstock

Dans une étude récente publiée dans la revue Celluleles chercheurs ont exploré les divers rôles fonctionnels de p16^Encre4a+ cellules sénescentes de différents types de cellules lors du vieillissement, de la régénération et de la maladie, en utilisant de nouveaux outils génétiques pour tracer, ablation et manipuler ces cellules in vivo.

Arrière-plan

La sénescence cellulaire est cruciale dans des processus tels que le vieillissement, le cancer et les maladies. Induite par le stress, elle implique un arrêt du cycle cellulaire, des inhibiteurs de la kinase cycline-dépendante (CDK) et un phénotype sécrétoire associé à la sénescence (SASP). Les cellules sénescentes ont à la fois des rôles nocifs, comme favoriser le vieillissement et la maladie, et des rôles bénéfiques, comme la suppression des tumeurs et la réparation des tissus. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour clarifier leurs rôles spécifiques à chaque type de cellule et développer des thérapies qui équilibrent leurs effets positifs et négatifs.

À propos de l'étude

La réaction en chaîne par polymérase génomique (PCR) a été réalisée en lysant des queues ou des tissus de souris avec un tampon de lyse et de la protéinase K à 55 °C pendant plus de six heures. Le mélange a ensuite été centrifugé pour recueillir le surnageant, qui a été précipité à l'aide d'isopropanol pour obtenir l'ADN génomique. Cet ADN a été lavé avec de l'éthanol à 70 % et dissous dans de l'eau déminéralisée. Les souris ont été génotypées à l'aide d'amorces spécifiques à la séquence knockin.

Pour les expériences sur les fibroblastes embryonnaires de souris, les embryons embryonnaires du jour 13,5 (E13.5) ont été trypsinisés et les cellules ont été collectées à travers une passoire cellulaire. Les cellules ont été cultivées dans du milieu Eagle modifié de Dulbecco (DMEM) avec 10 % de sérum bovin fœtal (FBS) et des antibiotiques, avec des changements de milieu tous les 2 à 3 jours. Le modèle de fibrose hépatique induite par le tétrachlorure de carbone (CCl4) impliquait l'administration de CCl4 par voie intrapéritonéale à des doses croissantes, suivie d'un prélèvement hépatique pour analyse. Seules des souris femelles ont été utilisées dans ce modèle pour éviter les différences entre les sexes.

La stéatohépatite non alcoolique (NASH) a été induite par un régime alimentaire en acides aminés L déficient en choline pendant 12 semaines, seules des souris mâles étant utilisées pour éviter les variations liées au sexe. Pour la petite transfection d'acide ribonucléique interférent (ARNsi), les cellules ont été transfectées avec de l'ARNsi à l'aide du réactif Lipofectamine ARN interférentiel MAX (RNAiMAX), suivies d'une incubation dans un milieu complet contenant du FBS avant la récolte pour analyse.

Résultats de l'étude

p16^Encre4a+codé par CDK 2a (Cdkn2a), est un marqueur largement reconnu de la sénescence cellulaire, crucial dans des processus tels que le vieillissement et la maladie. Une lignée rapporteuse basée sur la fluorescence appelée p16-tdTomato (tdT) a été développée pour étudier son expression dans différents types de cellules, permettant ainsi une résolution unicellulaire de p16^Encre4a+ expression. La validation via des fibroblastes embryonnaires de souris (MEF) a confirmé le phénotype de sénescence chez p16^Encre4a+ cellules à mesure qu'elles vieillissaient, caractérisées par une coloration accrue de la β-galactosidase associée à la sénescence (SA-β-Gal) et une expression réduite de Ki67. De plus, les cellules p16-tdT exprimaient des niveaux élevés d'autres marqueurs de sénescence comme p21 et l'interleukine (IL)-6, renforçant la fiabilité de ce modèle pour étudier p16^Encre4a+ expression.

L'imagerie par fluorescence de divers organes de souris p16-tdT vieillissantes a révélé une augmentation du nombre de cellules tdT+ avec l'âge, en particulier dans les neurones du cortex cérébral et les cellules endocrines du pancréas. Ces cellules tdT+ présentaient de forts phénotypes associés à la sénescence, tels que des facteurs SASP élevés et une capacité de prolifération réduite, confirmant la diversité des populations de cellules sénescentes dans les tissus âgés.

Pour étudier le rôle des cellules sénescentes dans la fibrose hépatique, des souris p16-tdT ont été traitées avec CCl4, induisant une fibrose. Un enrichissement en cellules sénescentes tdT+ a été observé dans les zones fibreuses, particulièrement dans les macrophages et les cellules endothéliales (CE), mais pas dans les hépatocytes. La cytométrie en flux et l'immunocoloration ont en outre validé que des sous-ensembles de ces types de cellules exprimaient p16^Encre4a+ et présentaient des caractéristiques de sénescence. Le séquençage de l'ARN unicellulaire (scRNA-seq) a corroboré ces résultats, montrant la régulation positive des marqueurs de sénescence et des facteurs SASP dansp16^Encre4a+ les macrophages et les CE.

Pour retracer le sort de p16^Encre4a+ cellulaires lors de lésions et de réparations hépatiques, le système Sn-pTracer a été développé, permettant un marquage spécifique des macrophages sénescents et des CE. Les résultats ont révélé que p16^Encre4a+ les macrophages, marqués lors d'une blessure, étaient épuisés lors de la réparation, tandis que les CE persistaient et présentaient des marqueurs de sénescence réduits au fil du temps.

De plus, un nouvel outil génétique appelé Sn-cTracer a été développé pour l'ablation de p16^Encre4a+ cellules. Ablation de p16^Encre4a+ les macrophages dans la fibrose hépatique ont réduit de manière significative la fibrose, tout en éliminant p16^Encre4a+ Les CE ont exacerbé les lésions hépatiques. Ce résultat différentiel a démontré que les macrophages sénescents favorisent la fibrose, tandis que les CE sénescentes jouent un rôle réparateur.

Enfin, la reprogrammation p16^Encre4a+ Les CE via la surexpression de Kdr dans un modèle de lésion hépatique ont considérablement réduit la fibrose, soulignant le potentiel thérapeutique du ciblage des populations de cellules sénescentes d'une manière spécifique au type de cellule pour améliorer la réparation des tissus et limiter la fibrose.

Nouveaux outils génétiques

L'étude a introduit deux outils génétiques puissants, Sn-pTracer et Sn-cTracer, conçus pour tracer et manipuler p16^Encre4a+ cellules sénescentes dans des types de cellules spécifiques. Sn-pTracer permet un traçage précis de la lignée, tandis que Sn-cTracer permet une ablation spécifique à un type de cellule, surmontant ainsi les limites des modèles antérieurs qui manquaient de spécificité.

Conclusions

Pour résumer, des études antérieures utilisant la clairance systémique de p16^Encre4a+ les cellules manquaient de spécificité de type cellulaire, négligeant les différences d'identité cellulaire entre les tissus. Pour résoudre ce problème, quatre stratégies génétiques ont été développées pour étudier des p16^Encre4a+ types de cellules. Dans la fibrose hépatique, les macrophages sénescents favorisaient la fibrose, tandis que les CE sénescentes aidaient à la réparation des tissus. Ablation p16^Encre4a+ les macrophages réduisaient la fibrose, tout en éliminant p16^Encre4a+ Réparation altérée des CE. La reprogrammation des CE avec surexpression de Kdr a amélioré leur fonction et réduit la fibrose, offrant ainsi des informations importantes pour le développement de futures thérapies sénolytiques.