Historiquement, les scientifiques ont étudié comment les cellules se développent et donnent naissance à des cellules spécialisées, telles que les cellules cardiaques, hépatiques ou cutanées, en examinant des protéines spécifiques. Cependant, on ne sait toujours pas combien de ces protéines influencent l’activité de centaines de gènes en même temps pour transformer un type de cellule en un autre type de cellule. Par exemple, au fur et à mesure que le cœur se développe, les cellules souches et d’autres cellules spécialisées donneront naissance aux cellules du muscle cardiaque, aux cellules endothéliales (revêtement des vaisseaux sanguins), aux cellules musculaires lisses et aux fibroblastes cardiaques. Mais les détails de ce processus restent mystérieux.
À la suite d’une subvention de 6 millions de dollars sur sept ans du National Heart, Lung, and Blood Institute des National Institutes of Health (NIH), des chercheurs de la Perelman School of Medicine de l’Université de Pennsylvanie lancent de nouveaux efforts pour découvrir comment le développement et le maintien des cellules cardiaques sont influencés par l’ADN. Ces connaissances pourraient aider à orienter les recherches futures sur de nouvelles thérapies pour les maladies cardiaques.
Les chercheurs de Penn Medicine proposent que l’architecture nucléaire, qui régit la disponibilité de centaines de gènes dans une cellule, joue un rôle essentiel dans la réalisation de l’identité propre d’une cellule. Plus précisément, ils prévoient d’étudier comment l’emballage et l’organisation de l’ADN en 3D ; c’est-à-dire comprendre comment l’ADN se plie et se tord de manière complexe pour s’adapter à l’espace minuscule d’un noyau cellulaire ; impacte le développement cellulaire. Le travail est soutenu par leurs recherches antérieures, qui montrent que l’architecture nucléaire régit l’identité cellulaire cardiaque pendant le développement et la maladie.
Cette recherche a le potentiel de faire progresser considérablement notre compréhension de la façon dont les cellules cardiaques se forment et conservent leur identité toute une vie. En examinant les cardiopathies congénitales et d’autres maladies cardiaques à travers le prisme de la façon dont l’ADN est organisé dans la cellule, de nombreuses opportunités thérapeutiques qui sont restées inexploitées peuvent apparaître. »
Rajan Jain, MD, chercheur principal, professeur adjoint de médecine et de biologie cellulaire et du développement, Perelman School of Medicine, Université de Pennsylvanie
La façon dont le noyau est organisé à l’intérieur des cellules joue un rôle crucial dans le contrôle des gènes qui déterminent l’identité cellulaire. Le noyau agit comme le centre de commande de la cellule, contrôlant quels gènes sont accessibles ou disponibles pour être utilisés.
Les travaux du laboratoire Jain suggèrent que la façon dont l’ADN est plié et disposé dans le noyau peut déterminer quels gènes sont accessibles et actifs, influençant l’identité de la cellule. La façon dont l’ADN est plié et organisé peut être comparée à une structure d’origami complexe, où chaque pli et pli détermine la forme et la fonction finales. La recherche vise à démêler le rôle du repliement du génome dans le contrôle du comportement cellulaire, en particulier dans les cellules cardiaques, et à identifier les processus clés impliqués dans cette régulation. Les chercheurs exploreront également comment le positionnement spatial de l’ADN affecte l’activité des gènes au cours du développement des cellules cardiaques. En étudiant ce processus, les chercheurs peuvent examiner comment l’identité des cellules cardiaques est maintenue. Ce processus est important pour notre santé globale; un développement incorrect des cellules cardiaques ou la modification de leur identité pourraient contribuer à une cardiopathie congénitale ou à une cardiomyopathie.
« Au cours de ma formation, on a toujours supposé que les thérapies ne pouvaient pas cibler des protéines spécifiques dans le noyau, mais cela a changé au cours des dernières années », a déclaré Jain. « En tirant parti de ces avancées et de ces travaux antérieurs comme source d’inspiration, j’espère que cette recherche nous permettra éventuellement de concevoir de nouveaux médicaments qui cibleront directement l’organisation de l’ADN. »
Cette recherche est soutenue par le National Heart, Lung, and Blood Institute des NIH (R35HL166663).
