Une équipe de chercheurs de Cologne et d'Helsinki a découvert un mécanisme qui prévient la chute des cheveux: les cellules souches des follicules pileux, essentielles à la repousse des cheveux, peuvent prolonger leur vie en changeant leur état métabolique en réponse à une faible concentration d'oxygène dans les tissus.
L'équipe était dirigée par la professeure agrégée Sara Wickström (Université d'Helsinki et Institut Max Planck pour la biologie du vieillissement) et la dermatologue Professeur Sabine Eming (Université de Cologne), et comprenait des chercheurs du Cluster of Excellence in Aging Research CECAD de l'Université de Cologne. , l'Institut Max Planck pour la biologie du vieillissement, le Centre de recherche collaboratif 829 «Mécanismes moléculaires régulant l'homéostasie cutanée», le Centre de médecine moléculaire (CMMC) (tous à Cologne) et l'Université d'Helsinki.
L'article « Glutamine Metabolism Controls Stem Cell Fate Reversibility and Long-Term Maintenance in the Hair Follicle '' a été publié dans Métabolisme cellulaire.
Chaque jour, des tissus tels que la peau et ses follicules pileux sont exposés à des dommages environnementaux tels que les rayons ultraviolets. Le matériel endommagé est continuellement enlevé et renouvelé. En moyenne, 500 millions de cellules et 100 cheveux sont perdus chaque jour, soit 1,5 gramme de matière. Le matériel mort est remplacé par des cellules souches, spécialisées, hautement prolifératives et à longue durée de vie.
La fonction tissulaire dépend de l'activité et de la santé de ces cellules souches; une fonction compromise ou un nombre réduit conduit au vieillissement. «Bien que le rôle critique des cellules souches dans le vieillissement soit établi, on en sait peu sur les mécanismes qui régulent le maintien à long terme de ces cellules importantes. Le follicule pileux avec ses fonctions bien comprises et ses cellules souches clairement identifiables était un système modèle parfait pour étudier cette question importante », a déclaré Sara Wickström.
Pour comprendre ce qui rend les cellules souches fonctionnellement distinctes de leurs cellules filles différenciées, l'équipe a étudié les profils transcriptionnels et métaboliques des deux populations cellulaires.
Curieusement, ces études ont montré que les cellules souches et les cellules filles ont des caractéristiques métaboliques distinctes. Nos analyses ont en outre prédit que Rictor, un composant moléculaire important mais relativement mal compris de la voie métabolique maître régulateur mTOR, serait impliqué. «
Dre Christine Kim, codirigeante scientifique de l'étude
La transduction du signal mTOR régule les processus tels que la croissance, l'énergie et la consommation d'oxygène des cellules.
Dans des analyses plus détaillées, l'équipe a montré que l'épuisement des cellules souches était dû à la perte de flexibilité métabolique. À la fin de chaque cycle de régénération, au cours duquel un nouveau cheveu est fabriqué, les cellules souches retourneront à leur emplacement spécifique et reprendront un état de repos.
Le Dr Xiaolei Ding, l'autre scientifique co-leader, a expliqué: «La principale conclusion de cette étude est que cette soi-disant« réversibilité du destin »nécessite un passage du métabolisme de la glutamine et de la respiration cellulaire à la glycolyse. Les cellules souches résident dans un environnement à faible disponibilité d'oxygène et utilisent donc le glucose plutôt que la glutamine comme source de carbone pour la synthèse d'énergie et de protéines.
Ce décalage est déclenché par la faible concentration d'oxygène et la signalisation Rictor. L'élimination de Rictor a altéré la capacité de cette cellule souche à inverser le destin, déclenchant un épuisement lent et dépendant de l'âge des cellules souches et une perte de cheveux induite par l'âge. Ding et Eming avaient récemment généré un modèle génétique de souris pour étudier la fonction de Rictor et ont observé que les souris dépourvues de Rictor avaient considérablement retardé la régénération et le cycle des follicules pileux, ce qui indiquait une régulation altérée des cellules souches. « Fait intéressant, avec le vieillissement, ces souris ont montré une perte de cheveux et une réduction du nombre de cellules souches », a déclaré Ding.
«Un objectif futur majeur sera de comprendre comment ces découvertes précliniques pourraient se traduire par la biologie des cellules souches chez l'homme et pourraient potentiellement être exploitées sur le plan pharmaceutique pour protéger du vieillissement des follicules pileux», a déclaré Eming. « Nous sommes particulièrement enthousiasmés par l'observation selon laquelle l'application d'un inhibiteur de la glutaminase a pu restaurer la fonction des cellules souches chez les souris déficientes en Rictor, prouvant le principe selon lequel la modification des voies métaboliques pourrait être un moyen puissant d'augmenter la capacité de régénération de nos tissus. '
La source:
Référence du journal:
Kim, C.S., et coll. (2020) Le métabolisme de la glutamine contrôle la réversibilité du destin des cellules souches et le maintien à long terme du follicule pileux. Métabolisme cellulaire. doi.org/10.1016/j.cmet.2020.08.011.