Une équipe de chercheurs japonais étudiant les processus de croissance et de pigmentation des follicules pileux a réussi à générer des follicules pileux dans des cultures. Leur in vitro modèle de follicule pileux ajoute à la compréhension du développement du follicule pileux, ce qui pourrait contribuer au développement d’applications utiles dans le traitement des troubles de la perte de cheveux, des tests sur les animaux et des dépistages de médicaments.
Leurs conclusions ont été publiées dans Avancées scientifiques le 21 octobre.
Au fur et à mesure qu’un embryon se développe, des interactions se produisent entre la couche externe de la peau appelée couche épidermique et le tissu conjonctif appelé mésenchyme. Ces interactions fonctionnent un peu comme un système messager pour déclencher la morphogenèse du follicule pileux. La morphogenèse est le processus dans un organisme où les cellules sont organisées en tissus et organes.
Au cours des dernières décennies, les scientifiques ont exploré les mécanismes cruciaux liés au développement du follicule pileux à l’aide de modèles animaux. Étant donné que la compréhension complète de ces mécanismes de développement du follicule pileux reste difficile, la morphogenèse du follicule pileux n’a pas été reproduite avec succès dans une boîte de culture en laboratoire.
Plus récemment, les cultures d’organoïdes ont reçu une large attention. Les organoïdes sont de minuscules versions simples d’un organe – les scientifiques les produisent et les utilisent pour étudier le développement et la pathologie des tissus et des organes dans une boîte de culture de laboratoire. « Les organoïdes étaient un outil prometteur pour élucider les mécanismes de la morphogenèse des follicules pileux in vitro», a déclaré Tatsuto Kageyama, professeur adjoint à la faculté d’ingénierie de l’Université nationale de Yokohama.
L’équipe de recherche a fabriqué des organoïdes du follicule pileux en contrôlant la structure générée à partir des deux types de cellules embryonnaires en utilisant une concentration assez faible de matrices extracellulaires. La matrice extracellulaire est la charpente du corps qui structure les cellules et les tissus. Les matrices extracellulaires ont ajusté l’espacement entre les deux types de cellules embryonnaires d’une forme d’haltère à une configuration noyau-coque. Des follicules pileux nouvellement formés avec des caractéristiques typiques ont émergé dans des groupes en forme de noyau-coquille. Ces groupes en forme de noyau-coquille augmentent la zone de contact entre deux régions cellulaires pour améliorer les mécanismes qui contribuent à la croissance du follicule pileux.
Le système de culture organoïde développé par l’équipe de recherche a généré des follicules pileux et des tiges pileuses avec une efficacité de près de 100 %. Les organoïdes du follicule pileux ont produit des follicules pileux complètement matures avec de longs cheveux (environ 3 mm de longueur sur 23 jours de culture). Au fur et à mesure de cette croissance, les chercheurs ont pu surveiller la morphogenèse des follicules pileux et la pigmentation des cheveux. in vitro et comprendre les voies de signalisation impliquées dans les processus.
Les chercheurs ont examiné la faisabilité des organoïdes du follicule pileux pour le dépistage des médicaments et la médecine régénérative. Ensuite, ils ont ajouté un médicament stimulant les mélanocytes, qui joue un rôle clé dans la production de la pigmentation de la couleur des cheveux, dans le milieu de culture. Avec l’ajout de ce médicament, les chercheurs ont considérablement amélioré la pigmentation des cheveux des fibres capillaires. De plus, en transplantant les organoïdes du follicule pileux, ils ont obtenu une régénération efficace du follicule pileux avec des cycles capillaires répétés. Ils croient le in vitro Le modèle de follicule pileux pourrait s’avérer utile pour mieux comprendre l’induction du follicule pileux, pour évaluer la pigmentation des cheveux et les médicaments pour la croissance des cheveux, et pour régénérer les follicules pileux.
Les découvertes des chercheurs pourraient également s’avérer pertinentes pour d’autres systèmes organiques et contribuer à la compréhension du développement des processus physiologiques et pathologiques. Dans la perspective de futures recherches, l’équipe prévoit d’optimiser son système de culture d’organoïdes avec des cellules humaines. « Notre prochaine étape consiste à utiliser des cellules d’origine humaine et à postuler pour le développement de médicaments et la médecine régénérative », a déclaré Junji Fukuda, professeur à la faculté d’ingénierie de l’Université nationale de Yokohama.
Leurs recherches futures pourraient éventuellement ouvrir de nouvelles voies de recherche pour le développement de nouvelles stratégies de traitement des troubles de la perte de cheveux, tels que l’alopécie androgénique qui est courante chez les hommes et les femmes.
L’équipe de recherche comprend Tatsuto Kageyama de l’Université nationale de Yokohama, l’Institut des sciences et technologies industrielles de Kanagawa et l’Agence japonaise des sciences et technologies ; Akihiro Shimizu, Riki Anakama, Rikuma Nakajima et Kohei Suzuki, de l’Université nationale de Yokohama ; Yusuke Okubo, de l’Institut national des sciences de la santé ; et Junji Fukuda, de l’Université nationale de Yokohama et de l’Institut des sciences et technologies industrielles de Kanagawa.
Le financement a été fourni par l’Agence japonaise pour la science et la technologie ; le ministère de l’Éducation, de la Culture, des Sports, des Sciences et de la Technologie du Japon, l’Institut des sciences et technologies industrielles de Kanagawa, l’Agence japonaise pour la recherche et le développement médicaux, la Fondation Sumitomo, la Fondation scientifique Hoya et l’atelier Kao Melanin.
