Grâce à leurs recherches fondamentales, les médecins du centre cardiaque de l'hôpital universitaire de Bonn ont découvert comment la communication entre les cellules individuelles peut être influencée à l'aide d'une protéine spécifique.
Ces résultats constituent une approche importante pour améliorer le traitement de maladies telles que l'artériosclérose (vaisseaux sanguins calcifiés), qui provoque des crises cardiaques. L'étude a été publiée en ligne à l'avance dans le Journal des vésicules extracellulaires, la version imprimée sera publiée prochainement.
Le corps humain est constitué d'un nombre inconcevablement grand de cellules. Les études scientifiques actuelles supposent environ 40 billions de cellules, selon le poids et la taille de la personne.
La plupart des cellules se réunissent pour remplir leur fonction dans le corps de la meilleure façon possible. Collectivement, ils forment des tissus, des organes et des muscles. La condition la plus importante pour une bonne interaction cellulaire est que les cellules communiquent entre elles aussi efficacement que possible.
Pour que les cellules communiquent efficacement les unes avec les autres, elles ont besoin d'un facteur pour transporter les informations d'une cellule à l'autre. C'est précisément le rôle joué par les vésicules extracellulaires. «
Dr Andreas Zietzer, cardiologue, centre cardiaque, hôpital universitaire de Bonn
Pendant longtemps, ces vésicules ont été considérées comme ayant peu d'importance biologique. On a supposé que les vésicules n'étaient utilisées que pour se débarrasser de l'excès de protéines et d'autres molécules, ce qui en faisait une sorte d'élimination des déchets cellulaires. Cependant, on sait maintenant que les vésicules jouent un rôle clé dans la communication intercellulaire.
Les vésicules servent de facteurs entre les cellules
Le principe des vésicules peut être expliqué assez simplement: elles sont libérées sous forme de bulles membranaires extrêmement petites – seulement environ deux millièmes de millimètre de taille – par les cellules de notre corps et peuvent ensuite être absorbées et utilisées par d'autres cellules.
Zietzer décrit la fonction cruciale des vésicules «en tant que facteurs, elles transportent divers contenus et permettent ainsi l'échange d'informations entre les cellules».
En plus des protéines et des lipides, ce processus de communication implique également le transport d'acides ribonucléiques (ARN). Ces ARN sont des copies de l'information génétique et sont nécessaires pour remplir sa fonction.
Les médecins de l'Université de Bonn ont concentré leurs recherches principalement sur les soi-disant microARN, qui sont chargés de régler avec précision l'activation et la désactivation des gènes.
«Parce que les microARN ont une influence considérable sur la biologie des cellules, les vésicules peuvent influencer la fonction des cellules receveuses en fonction de leur cargaison spécifique», explique Zietzer.
En effet, en fonction du microARN enrichi dans les vésicules, l'information transportée par les vésicules change également et avec elle l'effet sur les cellules réceptrices qui absorbent les vésicules et leur cargaison.
«Ce serait une percée pour les chercheurs et les médecins s'ils pouvaient contrôler quelles informations sont transportées entre les cellules et lesquelles ne le sont pas», déclare Zietzer, tourné vers l'avenir. « Cependant, précisément ce type de manipulation de la communication de cellule à cellule a jusqu'à présent à peine été étudié. »
Le groupe de recherche, dirigé par le Dr Andreas Zietzer, le Dr Rabiul Hosen et le Dr Felix Jansen (chef du groupe de recherche), au centre cardiaque de l'hôpital universitaire de Bonn a maintenant réussi à utiliser un nouveau mécanisme sur les cellules humaines pour clarifier comment fonctionne le tri des ARN spécifiques dans les vésicules.
À cette fin, les chercheurs ont utilisé un spectromètre de masse pour identifier plus de 3000 protéines et 300 microARN qui se sont révélés enfermés dans les vésicules et prêts à être transportés vers d'autres cellules.
Une protéine de liaison à l'ARN retient le courrier
Les trois chercheurs ont pu montrer qu'une protéine spécifique de liaison à l'ARN (hnRNPU pour faire court) retient les microARN dans la cellule du donneur comme une éponge, les empêchant ainsi d'être emballés dans des vésicules et transportés vers une autre cellule.
L'exact opposé est vrai lorsque cette protéine particulière est désactivée: dans ce cas, il y a une libération élevée des microARN, qui sont alors de plus en plus emballés dans les vésicules.
«La protéine de liaison à l'ARN hnRNPU assume donc le rôle de gardien, décidant quels microARN et combien de microARN sont libérés de la cellule donneuse pour être transportés vers la cellule receveuse», résume Andreas Zietzer. Cette fonction permet à la protéine hnRNPU d'influencer de manière significative la communication entre les cellules.
Ces observations ont un grand potentiel thérapeutique; Zietzer, Hosen et Jansen ont pu montrer que le transfert de certains microARN via les vésicules peut être contrôlé en augmentant ou en réduisant la quantité de hnRNPU dans les cellules du donneur.
«Cela permet une libération ciblée, ou rétention, de microARN qui favorisent la régénération et influencent ainsi positivement ou négativement la capacité de régénération des cellules vasculaires malades», commente Zietzer sur l'intervention potentielle dans la communication cellulaire.
Sur le plan médical, cela est d'une grande importance, car la capacité de régénération des cellules vasculaires dans les vaisseaux calcifiés (artériosclérose) est déjà limitée aux premiers stades de la maladie.
Zietzer, Hosen et Jansen espèrent maintenant appliquer leurs résultats sur la communication intercellulaire à l'aide de vésicules extracellulaires: «Il est, par exemple, concevable que l'activation ou la désactivation locale ciblée de la protéine hnRNPU dans les parties saines du système vasculaire puisse conduire à un ' essaim de vésicules favorisant la régénération à envoyer, qui pourraient ensuite être absorbées par les zones vasculaires déjà endommagées et y accélérer la régénération. Dans des situations critiques, comme après une crise cardiaque, cela pourrait favoriser le processus de guérison des patients », explique Zietzer sur le bénéfice concret de cette recherche fondamentale.
D'autres études d'applicabilité sont en cours. Les résultats de recherche actuels suggèrent que ce mécanisme est également d'une grande importance dans la progression des maladies cardiaques et rénales.
Les coûts de cette recherche d'environ 300 000 euros ont été pris en charge par la Fondation allemande pour la recherche, la Société allemande de cardiologie, la Fondation Corona et la Faculté de médecine de l'Université de Bonn.
La source:
Référence du journal:
Zietzer, A., et al. (2020) La protéine de liaison à l'ARN hnRNPU régule le tri des microARN-30c-5p dans de grandes vésicules extracellulaires. Journal des vésicules extracellulaires. est ce que je.
