`` Amadouer '' les cellules souches pour former un nouveau tissu osseux
De nouvelles recherches ont identifié un moyen possible de manipuler certaines cellules souches pour générer du nouveau tissu osseux. Les résultats de cette enquête pourraient grandement améliorer les résultats des personnes souffrant de lésions squelettiques ou de conditions telles que l'ostéoporose.
Les cellules souches sont des cellules indifférenciées qui ont le potentiel de se spécialiser et d'entreprendre n'importe quelle fonction.
De nombreuses recherches récentes se sont concentrées sur la meilleure façon d'utiliser les cellules souches à des fins thérapeutiques. Les chercheurs s'intéressent particulièrement à la manière de les manipuler pour créer de nouveaux tissus capables de remplacer avec succès des ensembles de cellules endommagés ou ceux qui ne sont plus fonctionnels.
Dans une nouvelle étude de la Johns Hopkins University School of Medicine à Baltimore, MD, le Dr Aaron James et son équipe ont examiné les mécanismes qui permettent à certains types de cellules souches, appelées «cellules souches périvasculaires», de former de nouvelles le tissu osseux.
Ces cellules souches ont tendance à se transformer en tissu adipeux ou en tissu osseux. À ce jour, on ne sait pas exactement ce qui détermine leur sort.
«Nos os ont un pool limité de cellules souches dans lesquelles puiser pour créer un nouvel os. Si nous pouvions amener ces cellules à devenir des cellules osseuses et à les éloigner de la graisse, ce serait un grand progrès dans notre capacité à promouvoir la santé et la guérison des os.
Dr Aaron James
Les enquêteurs ont mené leurs recherches sur un modèle de rat ainsi que sur des cultures de cellules humaines, et ils rapportent leurs résultats dans la revue. Rapports scientifiques.
La protéine qui dirige le destin des cellules
Des études antérieures menées par le Dr James ont suggéré qu'une protéine de signalisation particulière appelée WISP-1 est susceptible de conduire le destin des cellules souches périvasculaires en leur «indiquant» s'il faut former du tissu adipeux ou osseux.
Dans la présente étude, les chercheurs ont cherché à prouver le rôle de WISP-1 dans la détermination du destin des cellules souches en modifiant génétiquement un ensemble de cellules souches humaines pour les empêcher de produire cette protéine.
Lorsqu'ils ont comparé l'activité génique dans les cellules souches modifiées avec l'activité génique dans les cellules qui produisaient encore WISP-1, les chercheurs ont confirmé que la protéine jouait un rôle important. Dans les cellules sans WISP-1, quatre des gènes responsables de la formation de graisse avaient un niveau d'activité 50 à 200 pour cent plus élevé que dans les cellules continuant à produire WISP-1.
Cela a également indiqué que le dosage correct de cette protéine de signalisation pourrait conduire les cellules souches à former du tissu osseux au lieu du tissu adipeux.
Comme prévu, lorsque les chercheurs ont ensuite modifié les cellules souches pour augmenter la production de WISP-1, ils ont remarqué que trois des gènes qui stimulent la croissance du tissu osseux devenaient deux fois plus actifs que ceux des cellules souches avec des niveaux normaux de protéine de signalisation.
Dans le même temps, l'activité des gènes qui ont stimulé la croissance des tissus adipeux - tels que le récepteur gamma activé par les proliférateurs de peroxysomes (PPARG) - était de 42% inférieure dans les cellules souches avec un boost WISP-1, et cette diminution s'est produite en faveur de gènes qui déterminent la croissance du tissu osseux.
L'intervention sur les cellules souches est prometteuse
Dans la prochaine étape de l'étude, les scientifiques ont utilisé un modèle de rat pour déterminer si le WISP-1 pouvait stimuler la guérison osseuse lors de la fusion vertébrale, un type d'intervention médicale qui nécessite de joindre deux ou plusieurs vertèbres (os de la colonne vertébrale) pour former un seul os.
L'utilisation thérapeutique de la fusion vertébrale consiste à améliorer les maux de dos ou la stabilité de la colonne vertébrale dans le contexte de diverses conditions qui affectent la colonne vertébrale, comme la scoliose.
Habituellement, «une telle procédure nécessite une quantité massive de nouvelles cellules osseuses», explique le Dr James. «Si nous pouvions diriger la création de cellules osseuses sur le site de la fusion, nous pourrions aider les patients à se rétablir plus rapidement et réduire le risque de complications», note-t-il.
Dans l'étude actuelle, les chercheurs ont injecté des cellules souches humaines qui avaient WISP-1 actif à des rats. Ils l'ont fait entre les vertèbres qui devaient devenir jointes dans le cadre de la procédure de fusion.
Après 4 semaines, le Dr James et son équipe ont constaté que les animaux présentaient toujours des niveaux élevés de WISP-1 dans leur tissu vertébral. De plus, un nouveau tissu osseux se formait déjà aux bons endroits, permettant aux vertèbres de se «souder».
A l'inverse, les rats ayant reçu la même intervention chirurgicale mais sans le rappel WISP-1 n'ont présenté aucune fusion vertébrale au cours de cette même période.
«Nous espérons que nos découvertes feront progresser le développement de thérapies cellulaires pour promouvoir la formation osseuse après des chirurgies comme celle-ci et pour d'autres blessures et maladies du squelette, telles que les fractures et l'ostéoporose», déclare le Dr James.
À l'avenir, l'équipe de recherche vise également à savoir si la réduction des niveaux de WISP-1 dans les cellules souches pourrait les conduire à former du tissu adipeux, ce qui pourrait aider à accélérer la cicatrisation des plaies.
