Selon une équipe de la Perelman School of Medicine de l’Université de Pennsylvanie, une protéine, Piezo1, est essentielle pour rassembler les formes uniques des cellules souches musculaires et leur réponse aux blessures, mais elle est peu abondante chez les personnes atteintes de la dystrophie musculaire de Duchenne. Cependant, lorsqu’ils ont réactivé Piezo1, cela a permis aux cellules souches musculaires chez la souris de retrouver leur état normal de forme distincte afin qu’elles puissent réparer les muscles dystrophiques en panne. Ces conclusions, publiées dans Avancées scientifiquesouvrent la porte à des traitements potentiels au niveau moléculaire qui pourraient ralentir ou même stopper la progression de la dystrophie musculaire.
Nous avons montré que les cellules souches musculaires ont une variété d’extensions qui sont utilisées pour détecter leur environnement afin de réagir aux blessures, qui sont toutes contrôlées par la protéine Piezo1. Cela contraste avec la croyance antérieure, qui considérait les cellules souches musculaires comme étant simplement rondes et dormantes dans les muscles non endommagés. »
Foteini Mourkioti, PhD, auteur principal de l’étude, professeur adjoint de chirurgie orthopédique
La protéine Piezo1 a été identifiée il y a à peine une décennie – et a remporté un prix Nobel l’année dernière pour ceux qui l’ont découverte – mais sa fonction dans les muscles squelettiques est largement inconnue. Cependant, lorsque les chercheurs de Penn l’ont examiné dans les cellules souches musculaires, ils ont découvert qu’il régissait la formation des cellules et coordonnait leur réponse aux dommages musculaires.
En règle générale, les cellules souches musculaires sont appelées par le corps pour réparer les dommages aux tissus musculaires. On sait peu de choses sur la façon dont ils le font réellement, car la plupart des recherches à leur sujet ont été effectuées par le biais d’observations ponctuelles en laboratoire. Mais Mourkioti et son équipe ont pu observer des souris et ont découvert que leurs cellules souches musculaires avaient des saillies qu’elles utilisent pour communiquer entre elles et qui les font ressembler à des neurones (cellules nerveuses).
L’équipe de Mourkioti a également découvert que les cellules souches musculaires existent dans un équilibre de trois catégories différentes : les cellules réactives (ou actives), les cellules intermédiaires et les cellules sensorielles (qui sont plus proches des cellules souches non affectées). Plus la cellule était active, moins elle était susceptible d’avoir de saillies, tandis que les cellules souches sensorielles avaient généralement plus de saillies. Au milieu d’une blessure, les chercheurs ont observé que les cellules souches musculaires se concentrent sur une réaction rapide de leurs cellules réactives. Si une blessure est suffisamment importante ou prend suffisamment de temps, des cellules intermédiaires et, éventuellement, des cellules sensorielles sont amenées à traiter les dommages et à ajuster leur forme en conséquence.
En effet, si les cellules souches musculaires étaient organisées comme une armée, les cellules réactives avec moins (ou pas) de protubérances seraient les troupes de choc et les cellules sensorielles avec quatre protubérances ou plus sont équivalentes aux réserves qu’un général pourrait appeler si le front -les troupes de ligne étaient submergées. Au fur et à mesure que ces cellules de réserve sont appelées, elles changent de forme pour avoir moins de saillies.
Dans le scénario de l’armée, les protéines Piezo1 agiraient comme le général. Ces protéines semblaient avoir la capacité de dicter la forme des saillies sur chaque cellule.
La dystrophie musculaire de Duchenne est une maladie génétique qui se caractérise par une dégradation persistante des muscles et, par conséquent, un besoin constant de réparation. L’étude a révélé que les souris avec des muscles dystrophiques avaient des niveaux nettement inférieurs de Piezo1 dans leurs cellules souches que celles sans condition. Lorsque les chercheurs ont observé les réponses des cellules souches musculaires aux blessures chez les souris dystrophiques, ils ont remarqué des retards importants dans le passage de l’état sensoriel à l’état actif. Les cellules avaient également des saillies plus épaisses et plus longues, indiquant qu’elles n’étaient pas contrôlées correctement.
En effet, sans un général compétent à sa tête, l’armée des cellules souches musculaires tombe en déroute, et elle est submergée par le volume de réponses nécessaires pour réparer les dégâts infligés par la myopathie de Duchenne.
Cependant, grâce à ces observations, Mourkioti et son équipe pensent avoir découvert une clé pour inverser la tendance.
Grâce à un traitement à petite molécule connu sous le nom de Yoda1, les canaux de Piezo1 ont été rouverts chez les animaux présentant des muscles dystrophiques. Grâce à cela, ils ont remarqué que les cellules souches musculaires retrouvaient leur structure et leur fonction normales, la régénération musculaire apparaissant plus forte qu’auparavant.
« Même si des progrès ont été réalisés au cours de la dernière décennie sur les traitements de la dystrophie musculaire de Duchenne, les stratégies actuelles ne tiennent toujours pas compte des cellules souches musculaires », a déclaré Mourkioti. « Mais si nous nous concentrons sur la réduction de l’épuisement des cellules souches et le maintien de la capacité de régénération des cellules souches musculaires, nos travaux suggèrent que la réactivation de Piezo1 pourrait être la clé de cela et utilisée seule ou en combinaison avec d’autres thérapies. »
Non seulement ce travail a des implications spécifiques pour la dystrophie musculaire de Duchenne, mais il pourrait également bénéficier à d’autres personnes souffrant de faiblesse musculaire résultant de capacités compromises des cellules souches, notamment du vieillissement naturel.
Mourkioti et son équipe espèrent étudier si des traitements injectés supplémentaires seront nécessaires pour maintenir l’activité des cellules souches musculaires. Ils espèrent également examiner plus en détail les fonctions de Piezo1 dans le corps et effectuer davantage de tests sur des modèles animaux dystrophiques précliniques avec des masses corporelles comparables à celles des humains.
« Comprendre comment Piezo1 fonctionne mieux pourrait être utile pour concevoir des thérapies plus précises », a déclaré Mourkioti.
