Les scientifiques ont cartographié les cellules d'échafaudage sous-estimées dans la peau, appelées fibroblastes. Ils montrent pour la première fois comment les fibroblastes vont «rogue» dans de nombreuses maladies différentes affectant plusieurs organes – de l'acné et du psoriasis à la polyarthrite rhumatoïde et aux maladies inflammatoires de l'intestin.
Des chercheurs du Wellcome Sanger Institute, des universités de Cambridge et de Newcastle, et leurs collaborateurs ont combiné des ensembles de données de séquençage monocellulaire et de génomique spatiale avec apprentissage automatique pour identifier huit types de fibroblastes différents. Ils montrent comment les fibroblastes forment des «quartiers de tissus» distincts dans la peau et révèlent leurs fonctions partagées dans une gamme de maladies à travers divers tissus.
Publié aujourd'hui (24 septembre) Immunologie de la natureles chercheurs suggèrent que les fibroblastes présentent un potentiel comme des cibles médicamenteuses universelles en raison de leur implication dans plusieurs maladies dans une gamme de tissus.
Cette étude fait partie du consortium international de l'atlas des cellules humaines (HCA), qui mappait toutes les cellules humaines pour comprendre la santé humaine et aide à diagnostiquer, surveiller et traiter la maladie.
La peau est le plus grand organe du corps et joue un rôle essentiel pour nous protéger des infections. Deux britanniques sur trois souffriront d'une maladie cutanée à un moment donné de leur vie. Les maladies cutanées représentent 24% du fardeau de la maladie du Royaume-Uni, les soins des plaies coûtant au NHS environ 8,3 milliards de livres sterling par an, et d'autres conditions cutanées et maladies coûtant environ 723 millions de livres sterling chaque année.
Les cellules d'échafaudage, appelées fibroblastes, se trouvent dans la peau et tous les autres organes du corps. Ils sont impliqués dans la cicatrisation des plaies, les cicatrices, la réparation des tissus, le développement des tissus conjonctifs et le maintien de la peau.
Jusqu'à présent, les fibroblastes cutanés ont été quelque peu négligés, en partie parce que leur diversité a été difficile à étudier. S'il est connu que les fibroblastes augmentent leur production de collagène et développent des fibres musculaires à se contracter après la blessure, il a été clair comment les états des fibroblastes changent à travers les nombreuses maladies observées dans la peau, des cancers à l'acné.
Comprendre la véritable diversité des fibroblastes et où ils sont situés dans les tissus, à la fois en santé et en maladie, présente d'énormes opportunités cliniques en raison de leurs rôles dans les cicatrices et l'inflammation.
Dans une nouvelle étude, les chercheurs du Sanger Institute et leurs collaborateurs ont décidé de cartographier les fibroblastes dans la peau humaine, à partir d'échantillons de peau sains et de 23 troubles cutanés, notamment le psoriasis, le lupus, les cancers de la peau et l'acné.
L'équipe a généré des données transcriptomiques spatiales – qui mesure l'expression des gènes et la façon dont elle varie entre différents emplacements dans un tissu – pour cartographier spatialement les populations de fibroblastes identifiées à partir de la peau humaine normale et malade.
Les chercheurs ont constaté que ces cellules d'échafaudage sont beaucoup plus complexes qu'on ne le pensait auparavant. L'équipe a découvert cinq types différents de fibroblastes dans une peau saine, qui sont situés dans des «quartiers tissulaires» distincts associés à des fonctions spécifiques. Après cela, l'équipe a examiné les fibroblastes et leurs «quartiers tissulaires» dans de nombreux autres organes, notamment l'endomètre, l'intestin et les poumons dans 14 maladies, telles que la maladie inflammatoire de l'intestin et le cancer du poumon. L'équipe a identifié des populations de fibroblastes partagées sur les organes.
À l'aide de modèles d'apprentissage automatique, ils ont identifié trois sous-types de fibroblastes «voyous» qui sont présents dans différents organes de plusieurs maladies, y compris les maladies cicatrices et le cancer du poumon, la polyarthrite rhumatoïde dans les articulations et la maladie inflammatoire de l'intestin dans l'intestin.
Fait intéressant, les chercheurs ont constaté que les mêmes fibroblastes activés qui recrutent des cellules immunitaires à des plaies cutanées précoces étaient observées dans des maladies inflammatoires, telles que l'acné et la maladie inflammatoire de l'intestin. Cela suggère qu'un état de fibroblaste en forme de plaie est utilisé pour attirer les cellules immunitaires dans les tissus dans des maladies comme l'acné et la maladie inflammatoire de l'intestin, qui ont toutes deux un risque de cicatrices.
En identifiant les fibroblastes partagés liés à la maladie et spécifiques à la maladie au sein de ces «quartiers tissulaires» à travers de multiples maladies et organes, les chercheurs identifient les cibles de médicaments universels potentiels. Cela signifie que les chercheurs peuvent être en mesure de développer des médicaments uniques qui travaillent pour plusieurs maladies à travers le corps.
À l'avenir, l'équipe vise à étendre cette recherche à de nombreux autres types de cellules dans tous les tissus du corps humain et à utiliser l'apprentissage automatique et l'intelligence artificielle pour trouver des «quartiers tissulaires» spécifiques à la maladie qui peuvent être modulés pour le traitement.
Les fibroblastes ont un rôle essentiel dans le recrutement des cellules immunitaires aux tissus cutanés et à provoquer des cicatrices, ce qui peut entraîner une gamme de maladies cutanées. Nous manquons de traitements très efficaces pour traiter les cicatrices dans la pratique clinique, en partie parce que ces cellules ont été mal comprises. Les technologies modernes nous permettent désormais de commencer à comprendre ces cellules critiques dans des détails sans précédent. Nous avons montré pour la première fois que les fibroblastes occupent et maintiennent des microenvironnements anatomiques distincts dans les tissus cutanés en santé et en maladie. Nos données sont disponibles gratuitement et nous fournissons un outil en ligne qui peut être utilisé par les chercheurs pour cartographier les fibroblastes de leurs propres études, afin d'élargir nos connaissances sur les fibroblastes de la maladie. «
Dr Lloyd Steele, premier auteur du Wellcome Sanger Institute et de l'Université de Cambridge
Le Dr Mo Lotfollahi, auteur principal et chef de groupe au Wellcome Sanger Institute, a déclaré: « L'intelligence artificielle va être transformatrice dans la façon dont nous faisons la science au cours des 10 prochaines années, et guidons la façon dont nous explorons de vastes ensembles de données et que nous avons un sens des complexités du corps humain. Les types de cellules dans les différents tissus à travers le corps, pour construire une image complète de ce qui se passe en santé et en maladie. «
Cette découverte met en évidence le type de recherche innovante qui peut changer la façon dont nous traitons les maladies de la peau et au-delà. L'identification d'une cible de médicament universelle dans les cellules d'échafaudage trouvées à travers le corps ouvre la porte à des traitements qui pourraient bénéficier à des millions, et nous sommes fiers de soutenir les chercheurs qui rendent cela possible. «
Matthew Patey, OBE, directeur général de la British Skin Foundation
Le professeur Muzz Haniffa, auteur principal et chef de la génomique cellulaire au Wellcome Sanger Institute, et professeur de dermatologie et d'immunologie à l'Université de Newcastle, a déclaré: « La pertinence clinique de notre travail est énorme – il s'agit de transfert de paradigme en termes de la façon dont nous nous sommes en train de comprendre le rôle de cellules individuelles. Les fibroblastes impliqués dans plusieurs maladies à travers le corps – eczéma atopique, maladie inflammatoire de l'intestin, polyarthrite rhumatoïde – ce qui signifie que nous pourrions trouver des cibles thérapeutiques universelles dans ces cellules pour traiter de nombreuses maladies.
