Les enquêteurs de Johns Hopkins Medicine rapportent de nouvelles preuves que la protéine Piezo1 contrôle la croissance cutanée en détectant lorsque la peau est étirée puis coordonnant les changements métaboliques et immunitaires nécessaires à la croissance. Les experts disent que les résultats pourraient finalement aider les médecins à développer des approches thérapeutiques non invasives pour créer une nouvelle peau pour le traitement des brûlures et d'autres blessures qui nécessitent une greffe de peau.
Les scientifiques ont depuis longtemps compris que trop de stress physique, défini comme la tension interne et externe ressentie par les cellules et les structures dans le corps, provoque la déchirure de la peau, mais des niveaux modérés favorisent la croissance, comme les changements de corps observés pendant le développement de l'enfant et la grossesse.
La croissance cutanée basée sur la tension implique l'épiderme (couche de peau la plus externe) et le derme (couche de peau plus moyenne), mais la façon dont il est contrôlé moléculaire est restée claire. En revanche, les chercheurs savent que la cicatrisation des plaies, un autre processus corporel qui implique la croissance de la peau, est contrôlée par la voie de signalisation de l'hippopo et nécessite une coordination entre les cellules sanguines, graisseuses, immunitaires, nerveuses et cutanées.
Des recherches antérieures ont révélé que Piezo1, une protéine dite mécanotransducteur qui transforme la force physique en signaux biologiques exploitables, était présent à des niveaux élevés dans la peau, suggérant un rôle potentiel pour elle dans la croissance cutanée.
Dans un ensemble d'expériences financées par les NIH publiées le 25 juillet Communications de la naturel'équipe de recherche dirigée par JHM a décidé d'explorer comment Piezo1 pourrait ressentir et réagir d'abord à l'étirement mécanique en identifiant les signaux moléculaires déclenchés lorsque la peau est étirée chez la souris, puis en examinant comment ces signaux peuvent contribuer à la croissance lorsque le piézo1 est manipulé.
Selon Yingchao Xue, Ph.D., premier auteur de l'étude et associée de recherche au laboratoire Garza de la Johns Hopkins University School of Medicine, l'équipe a utilisé une méthode analytique connue sous le nom de transcriptomique spatiale pour comparer les niveaux d'expression génique et les emplacements physiques de l'emplacement des gènes.
Dans les échantillons élargis, l'équipe a trouvé les scores d'étirement, de l'angiogenèse et de la signature des gènes des granules de stress qu'ils ont créés sur la base de la littérature existante ont augmenté 2,1 fois, 1,4 fois et 1,4 fois, respectivement. Les scores élevés ainsi que l'augmentation de l'activité des cellules immunitaires présentes dans les échantillons ont indiqué une réponse systémique coordonnée à l'augmentation de la tension cutanée.
« La littérature existante a montré que les voies que nous avons identifiées étaient étroitement corrélées avec l'expression de Piezo1 », explique Xue. L'une des voies, la voie de signalisation TGF-Beta, régule la fonction du système immunitaire et la croissance cellulaire.
En approfondissant pour explorer le rôle de Piezo1, l'équipe a cherché à découvrir comment l'augmentation ou la diminution de l'activité PIEZO1 modifierait la croissance cutanée basée sur les tensions.
Pour ce faire, les enquêteurs ont d'abord traité un groupe de souris avec un activateur piézo1, Yoda1. Ils ont observé que le traitement YODA1 a augmenté l'expression de l'inflammation et des voies de métabolisme liés à la tension en moins de temps que initialement observé chez les souris élargies versus non exprimées, entraînant une augmentation de 130% de la surface de la peau, une augmentation de 120% du poids de la peau et une augmentation de 130% de l'épaisseur de l'épiderme par rapport aux souris témoins non traitées.
Parce que l'augmentation de l'expression piézo1 a amplifié l'expression de la voie, nous avons pu montrer qu'il s'agit d'un déclencheur de croissance cutanée clé. «
Yingchao Xue, Ph.D., premier auteur de l'étude et associée de recherche au Laboratoire Garza de la Johns Hopkins University School of Medicine
Ensuite, le groupe a créé une ligne de souris « knockout » piézo1 dans laquelle la protéine piézo1 a été sélectivement retirée de la peau lors du traitement avec du tamoxifène. Chez les souris à élimination directe, une diminution moyenne de 0,9 fois de la surface cutanée, 0,84 fois la diminution du poids de la peau et 0,80 fois une diminution de l'épaisseur de l'épiderme, ont été observées par rapport au contrôle, démontrant que l'absence du piézo1 affecte négativement la capacité du corps à adapter et à se développer sous tension physique.
Ensemble, dit Xue, les résultats sont considérés comme les premiers à démontrer que Piezo1 joue un rôle clé dans la régulation des changements moléculaires nécessaires à la capacité de la peau à se développer en réponse au stress mécanique.
Les enquêteurs disent que l'étude pourrait faire avancer la recherche de moyens sûrs et efficaces de développer la peau, ce qui aiderait les patients subissant une chirurgie reconstructive pour les brûlures, les traumatismes ou les anomalies congénitales. Les méthodes actuelles, telles que les expanseurs en silicone, prennent du temps et peuvent provoquer des complications, y compris les infections cutanées.
À l'avenir, l'équipe de recherche prévoit d'explorer comment leurs résultats se traduisent par les humains.
L'étude a été soutenue par l'Institut national de l'arthrite et des maladies musculo-squelettiques et cutanées (R01Ar074846, R56Ar082660), le National Institute on Aging (P30AG021334), le Daniel Nathans Scholar Fund, le Maryland Cell Cell Research Fund (2022-MSCRFD-5917) et le Dermatology Foundation Fund.
Luis A. Garza, MD, Ph.D., a reçu des subventions et des paiements de redevances de Sun Pharma Advanced Research Company (SPARC) dans le cadre d'un accord de licence avec le groupe, qui n'est pas lié à l'étude. Les autres auteurs ne rapportent aucun conflit d'intérêts.
Les autres chercheurs de Johns Hopkins impliqués dans l'étude sont Elizabeth Winnicki, Zhaoxu Zhang, Ines Lopez, Saifeng Wang, Charles Kirby, Sam Lee, Ang Li, Chaewon Lee, Hana Minsky, Kaitlin Williams, Kevin Yueh-Hsun Yang, Sashank K. Reddy et Luis A. Garza.
