Le point où les cellules souches embryonnaires humaines s'engagent irréversiblement à se spécialiser a été identifié par des chercheurs de l'Institut Francis Crick.
Notre histoire biologique peut être retracée à un petit groupe de cellules appelées cellules souches embryonnaires, qui, par la division cellulaire, donnent naissance à des cellules qui se spécialisent pour jouer un rôle spécifique dans le corps – un processus appelé différenciation.
Comprendre quand et comment les cellules souches embryonnaires se spécialisent donne un aperçu de la différenciation saine et comment les cellules «se souviennent» de quel type de cellule elles sont. Ce processus peut mal tourner dans le cancer, lorsque les cellules «oublient» leur identité et se transforment en mauvais type.
Dans le cadre de la recherche, publiée dans Cellule souche cellulaire, Les scientifiques de Crick ont découvert que les cellules souches embryonnaires se différencient de manière inattendue tôt, s'engageant irréversiblement à devenir chacun des plus de 200 types de cellules dans le corps.
Ils ont montré que cela était dû à l'activation d'un petit groupe de gènes nouvellement identifié, qu'ils ont appelé «gènes à engagement précoce».
En travaillant avec des cellules souches et des modèles mathématiques, nous avons identifié une nouvelle classe de gènes qui sont chargés de réguler l'une des premières étapes du développement humain.
Une fois ces gènes activés, c'est une question de minutes avant que les cellules ne s'engagent pleinement dans la différenciation. La vitesse de cela est incroyablement surprenante, surtout si vous considérez comment les premiers signes de différenciation, c'est-à-dire l'embryon développant les premières couches de germes embryonnaires, prennent environ trois jours. Ces couches donnent finalement naissance à tous les tissus du fœtus en croissance quelques semaines plus tard. «
Silvia Santos, auteure et chef de groupe au laboratoire de biologie cellulaire quantitative du Crick
Les chercheurs se sont concentrés sur un gène à engagement précoce, appelé GATA3. Lorsque ce gène a été activé expérimentalement en laboratoire, les cellules souches embryonnaires se sont rapidement engagées dans la différenciation. D'un autre côté, lorsque ce gène a été supprimé, ce processus était lent et pas tout à fait correct.
« GATA3 est crucial pour la différenciation saine et opportune des cellules souches. Une fois allumé, ce gène déclenche une boucle de rétroaction positive, ce qui l'aide à rester actif. En retour, cela garantit que les cellules restent différenciées et ne reviennent pas à un état de cellules souches « , explique Alexandra Gunne-Braden, co-auteur principal et post-doctorant au laboratoire de biologie cellulaire quantitative du Crick.
Cette recherche a utilisé des cellules souches prélevées sur des embryons donnés par des personnes subissant une FIV. Les embryons donnés n'étaient pas nécessaires au cours de leur traitement de fertilité et auraient sinon été détruits.
« Quand les cellules souches embryonnaires s'engagent dans la spécialisation, c'est une question fondamentale et pourtant jusqu'à présent sans réponse », poursuit Silvia Santos.
« Il est important que nous en comprenions davantage, car la fonction saine des cellules est sous-tendue par le processus d'acquisition et de mémorisation de leur identité au cours du processus de différenciation. Ces informations précieuses sur le développement humain précoce pourraient ouvrir de nouvelles voies de recherche sur les maladies. qui se produisent lorsque ce processus se passe mal. «
La source:
L'Institut Francis Crick
Référence de la revue:
Gunne-Braden, A., et al. (2020) GATA3 assure la médiation d'un engagement rapide et irréversible envers la différenciation pilotée par BMP4 dans les cellules souches embryonnaires humaines. Cellule souche cellulaire. doi.org/10.1016/j.stem.2020.03.005.
