Des chercheurs de l'Institut Francis Crick ont découvert que les contractions du cœur déclenchent des signaux biologiques qui guident la formation d'un cœur battant fonctionnel.
Leur étude dans le poisson zèbre met en évidence la capacité du cœur à rénover et à s'adapter aux exigences physiologiques et pourrait également révéler ce qui ne va pas pendant les conditions cardiaques congénitales.
Le cœur est l'un des premiers organes à se former afin qu'il puisse fournir un embryon en développement avec l'oxygène et les nutriments essentiels pour grandir et survivre. Cependant, la façon dont le cœur se transforme d'un simple tube en une pompe complexe en trois dimensions n'est toujours pas entièrement comprise.
Dans le cadre de leur étude, publié aujourd'hui dans Cellule de développementl'équipe de recherche a suivi le développement précoce des structures musculaires du cœur, appelées trabécules, chez le poisson zèbre. Les cœurs de poisson zèbre partagent des caractéristiques structurelles et génétiques clés avec des cœurs humains, mais avec l'avantage supplémentaire de la transparence, ce qui permet de voir le cœur grandir à des détails minuscules en temps réel.
Ils ont utilisé l'imagerie 4D vivante des cœurs de poisson zèbre pour étudier les processus biologiques à différentes échelles, des comportements cellulaires individuels aux changements de forme et de taille de l'organe.
Ils ont observé que les trabécules ne se développent pas et ne se développent pas par la division cellulaire, comme cela le pensait précédemment. Au lieu de cela, les cellules voisines sont recrutées pour construire une complexité trabéculaire, augmentant ainsi la masse musculaire du cœur et l'efficacité contractile.
Fixer le bon rythme
L'équipe a également révélé un mécanisme de rétroaction entre la contraction cardiaque et son propre développement. Au fur et à mesure que les trabécules se développent et que le cœur se contracte plus fortement, cela initie un signal mécanique qui rend les cellules «plus douces» leur permettant d'étirer et d'augmenter leur taille. Cela permet au cœur d'étendre son volume de 90% et de maximiser sa capacité de remplissage sanguin.
Surtout, ces systèmes de rétroaction dicte un rythme de croissance sain, car à mesure que les cellules cardiaques s'étendent, elles perdent leur capacité à se recruter, stabilisant ainsi la croissance trabéculaire.
Le rythme cardiaque est synonyme de vie, et bien que nous ayons observé sa structure pendant des siècles, la façon dont elle grandit à la bonne forme et à la bonne taille est toujours mystérieuse. Ce que nous découvrons, c'est que la structure du cœur n'est pas câblée, mais elle s'adapte intelligemment aux changements dans la physiologie des animaux. Comprendre la biologie derrière cette flexibilité pourrait former la base des traitements futurs pour les maladies cardiaques. «
Toby Andrews, boursier postdoctoral et premier auteur de l'étude
L'équipe prévoit désormais de approfondir le développement de TrabEculae, car elle se transforme en un maillage 3D de type éponge de plus en plus complexe de crêtes musculaires. Ils espèrent identifier comment les crêtes trabéculaires régulent le flux sanguin et quels processus cellulaires et mécanismes moléculaires façonnent ces structures complexes.
Rashmi Priya, chef du laboratoire de morphodynamique des organes du Crick's Crick, a déclaré: « Bien que nous ayons progressé dans la compréhension des voies moléculaires impliquées dans les maladies cardiaques ou les » cardiomyopathies « , nous savons toujours très peu sur la façon dont la trabique se forme et comment les défauts dans ces structures affectent ces structures et donnent la plupart pompes-le cœur. «
Ce travail est financé par la British Heart Foundation.
