Une analyse moléculaire approfondie du microenvironnement de la moelle osseuse révèle que les cellules régulant le maintien des cellules souches sanguines sont plus diversifiées que prévu et ont des caractéristiques susceptibles d’être conservées entre les espèces.
Les tissus contiennent de nombreux types de cellules différents, et il reste difficile de comprendre comment ils interagissent et contribuent à la fonction des tissus. Aujourd’hui, la bioinformatique de pointe a permis à une équipe de recherche internationale de découvrir la complexité et le degré élevé de conservation du microenvironnement de la moelle osseuse (BM) qui régule les cellules souches sanguines.
Les cellules souches sanguines peuvent s’auto-renouveler – conservant ainsi leur souche – ainsi que se différencier, donnant naissance à tous les types de cellules dans le sang, y compris les globules blancs, les globules rouges et les plaquettes. Le microenvironnement BM ou « niche », où résident les cellules souches sanguines, est essentiel pour réguler l’auto-renouvellement et la différenciation des cellules souches sanguines. Pourtant, on sait peu de choses sur la composition cellulaire de la niche et les diverses fonctions de ses constituants.
Nous ne comprenons pas encore la composition de la niche BM et comment elle intègre les apports locaux et systémiques pour réguler l’hématopoïèse. »
David Gomez-Cabrero, bioinformaticien et biologiste informatique au KAUST
Gomez-Cabrero a développé de nouvelles méthodes pour combiner des ensembles de données de séquençage unicellulaire afin d’améliorer la compréhension de l’identité et de la fonction cellulaires. Les technologies unicellulaires permettent aux chercheurs de profiler avec précision les gènes, les protéines et les métabolites dans les cellules individuelles.
Gomez-Cabrero, en collaboration avec des chercheurs espagnols de la Clinica Universitaria de Navarra et du Centre de recherche médicale appliquée, a effectué une analyse intégrative de trois ensembles de données de niche BM distincts chez la souris, en se concentrant sur deux types de cellules impliquées dans le maintien des cellules souches sanguines : endothéliales et les cellules stromales mésenchymateuses.
L’étude décrit comment, en intégrant des données d’expression génique unicellulaire (séquençage d’ARN unicellulaire) pour chacun de ces types de cellules, les auteurs ont pu démêler l’hétérogénéité de ces cellules de niche, en identifiant plusieurs sous-types cellulaires et états moléculaires. Chaque sous-type est défini par l’expression d’un ensemble particulier de gènes, qui fournit des indices sur la fonction et le stade de différenciation des cellules. Au total, ils ont caractérisé 14 sous-groupes endothéliaux et 11 sous-groupes mésenchymateux. « Nous avons découvert un niveau d’hétérogénéité et de spécialisation des cellules endothéliales et mésenchymateuses dans la moelle osseuse jusque-là non reconnu », déclare Jesper Tegner, biologiste informatique et co-auteur.
Lorsque les résultats chez la souris ont été comparés à ceux d’échantillons de BM humains, certaines des signatures génétiques du sous-groupe et des facteurs de niche connus régulant l’hématopoïèse ont été conservés. Cela suggère que les mécanismes biologiques définissant le microenvironnement BM sont susceptibles d’être partagés entre les espèces, explique Gomez-Cabrero.
Pour mieux comprendre la composition et la régulation des cellules dans le microenvironnement BM et leurs interactions, Gomez-Cabrero et les chercheurs Borja Saez et Felipe Prosper continueront d’intégrer d’autres modalités de données, telles que l’épigénétique, la protéomique et les données d’imagerie, dans leurs analyses. « Une fois que tous les types de cellules ont été caractérisés, les interactions cellule-cellule peuvent être mieux définies », dit-il.
