Une découverte réalisée par une équipe de recherche de trois membres de l'Albert Einstein College of Medicine pourrait améliorer l'efficacité des greffes de cellules souches, couramment utilisées chez les patients atteints de cancer, de troubles sanguins ou de maladies auto-immunes causées par des cellules souches défectueuses, qui produisent toutes les différentes cellules sanguines du corps. Les résultats, réalisés sur des souris, ont été publiés aujourd'hui dans la revue Science.
« Nos recherches ont le potentiel d'améliorer le succès des greffes de cellules souches et d'élargir leur utilisation », a expliqué Ulrich Steidl, MD, Ph.D., professeur et président du département de biologie cellulaire, directeur par intérim de l'Institut Ruth L. et David S. Gottesman pour la recherche sur les cellules souches et la médecine régénérative, et professeur titulaire Edward P. Evans pour les syndromes myélodysplasiques à Einstein, et directeur adjoint du Montefiore Einstein Comprehensive Cancer Center (MECCC), désigné par le National Cancer Institute.
Le Dr Steidl, Britta Will, Ph.D. d'Einstein, et Xin Gao, Ph.D., ancien chercheur postdoctoral d'Einstein, maintenant à l'Université du Wisconsin à Madison, sont les co-auteurs correspondants de l'article.
Mobiliser les cellules souches
Les greffes de cellules souches permettent de traiter les maladies dans lesquelles les cellules souches hématopoïétiques (cellules hématopoïétiques) d'un individu sont devenues cancéreuses (comme dans le cas de leucémies ou de syndromes myélodysplasiques) ou en nombre insuffisant (comme dans le cas d'insuffisance de moelle osseuse et de maladies auto-immunes graves). La thérapie consiste à injecter des cellules souches hématopoïétiques saines obtenues auprès de donneurs aux patients. Pour récolter ces cellules souches, les donneurs reçoivent un médicament qui provoque la mobilisation des cellules souches hématopoïétiques, ou leur évasion, de leur emplacement normal dans la moelle osseuse et leur pénétration dans le sang, où elles peuvent être séparées des autres cellules sanguines puis transplantées. Cependant, les médicaments utilisés pour mobiliser les cellules souches hématopoïétiques n'en libèrent souvent pas suffisamment pour que la greffe soit efficace.
« Il est normal qu'une petite fraction de cellules souches hématopoïétiques sortent de la moelle osseuse et pénètrent dans la circulation sanguine, mais on ne comprend pas bien ce qui contrôle cette mobilisation », a déclaré le Dr Will, professeur agrégé d'oncologie et de médecine, et professeur-boursier Diane et Arthur B. Belfer en recherche sur le cancer à Einstein, et codirecteur du programme de recherche sur les cellules souches et la biologie du cancer au MECCC. « Notre recherche représente une avancée fondamentale dans notre compréhension et indique une nouvelle façon d'améliorer la mobilisation des cellules souches hématopoïétiques à des fins cliniques. »
Suivi de la trogocytose
Les chercheurs ont suspecté que les variations des protéines à la surface des cellules souches hématopoïétiques pourraient influencer leur propension à sortir de la moelle osseuse. Dans des études portant sur des cellules souches hématopoïétiques isolées de souris, ils ont observé qu’un grand sous-ensemble de cellules souches hématopoïétiques présentaient des protéines de surface normalement associées aux macrophages, un type de cellule immunitaire. De plus, les cellules souches hématopoïétiques présentant ces protéines de surface restaient en grande partie dans la moelle osseuse, tandis que celles dépourvues de marqueurs sortaient facilement de la moelle osseuse lorsque des médicaments destinés à stimuler la mobilisation des cellules souches hématopoïétiques étaient administrés.
Après avoir mélangé des cellules souches hématopoïétiques (HSC) à des macrophages, les chercheurs ont découvert que certaines cellules souches hématopoïétiques se livraient à la trogocytose, un mécanisme par lequel un type de cellule extrait des fractions membranaires d'un autre type de cellule et les incorpore dans ses propres membranes. Les cellules souches hématopoïétiques exprimant des niveaux élevés de la protéine c-Kit à leur surface étaient capables de réaliser la trogocytose, ce qui entraînait l'augmentation de la quantité de protéines de macrophages dans leurs membranes, ce qui les rendait beaucoup plus susceptibles que les autres cellules souches hématopoïétiques de rester dans la moelle osseuse. Les résultats suggèrent que l'altération de la protéine c-Kit empêcherait la trogocytose, ce qui permettrait de mobiliser davantage de cellules souches hématopoïétiques et de les rendre disponibles pour la transplantation.
La trogocytose joue un rôle dans la régulation des réponses immunitaires et d'autres systèmes cellulaires, mais c'est la première fois que l'on observe des cellules souches s'engager dans ce processus. Nous cherchons toujours le mécanisme exact par lequel les cellules souches hématopoïétiques régulent la trogocytose.
Dr Xin Goa, professeur adjoint de pathologie et de médecine de laboratoire, Université du Wisconsin-Madison, Madison, WI.
Les chercheurs ont l'intention de poursuivre leurs recherches sur ce processus : « Nos efforts en cours chercheront d'autres fonctions de la trogocytose dans les cellules souches hématopoïétiques, y compris des rôles potentiels dans la régénération du sang, l'élimination des cellules souches défectueuses et dans les hémopathies malignes », a ajouté le Dr Will.
L'étude a été réalisée dans le laboratoire du regretté Dr Paul S. Frenette, pionnier de la recherche sur les cellules souches hématopoïétiques et directeur fondateur de l'Institut Ruth L. et David S. Gottesman pour la biologie des cellules souches et la recherche en médecine régénératrice à Einstein. Parmi les autres contributeurs clés figurent Randall S. Carpenter, Ph.D., et Philip E. Boulais, Ph.D., tous deux chercheurs postdoctoraux à Einstein.
Le Science L'article est intitulé « Régulation du pool de cellules souches hématopoïétiques par la trogocytose associée à c-Kit ». Les autres auteurs sont Huihui Li, Ph.D., et Maria Maryanovich, Ph.D., tous deux à Einstein, Christopher R. Marlein, Ph.D., à Einstein et FUJIFILM Diosynth Biotechnologies, Wilton, Angleterre, et Dachuan Zhang, Ph.D., à Einstein et à la faculté de médecine de l'université Jiao Tong de Shanghai, Shanghai, Chine, Matthew Smith à l'université du Wisconsin-Madison, et David J. Chung, MD, Ph.D., au Memorial Sloan Kettering Cancer Center, New York, NY.
L'étude a été financée par des subventions des National Institutes of Health (U01DK116312, R01DK056638, R01DK112976, R01HL069438, DK10513, CA230756, R01HL157948 et R35CA253127).
