Des scientifiques découvrent un nouveau mécanisme pour générer des cellules cartilagineuses


La dégénérescence et les blessures du cartilage affectent 350 millions de personnes dans le monde. Les patients atteints de ces affections ressentent une augmentation de la douleur et de l’inconfort au fil du temps. Cependant, une percée passionnante dans la recherche sur la régénération tissulaire offre la promesse d’un soulagement significatif. L’étude, dirigée par des professeurs de l’Institut Forsyth, suggère une nouvelle approche pour fabriquer des cellules cartilagineuses avec d’énormes implications en médecine régénérative pour les futures lésions du cartilage et les traitements de la dégénérescence.

Comme tout guerrier du week-end le comprend, les lésions cartilagineuses des articulations telles que les genoux, les épaules et les hanches peuvent s’avérer extrêmement douloureuses et débilitantes. De plus, les conditions qui causent la dégénérescence du cartilage, comme l’arthrite et les troubles de l’articulation temporo-mandibulaire (ATM), affectent 350 millions de personnes dans le monde et coûtent au système de santé publique américain plus de 303 milliards de dollars chaque année. Les patients souffrant de ces affections ressentent une douleur et un inconfort accrus au fil du temps.

Cependant, une étude passionnante menée par des professeurs de l’Institut Forsyth suggère de nouvelles stratégies pour fabriquer des cellules cartilagineuses avec d’énormes implications en médecine régénérative pour les futures lésions cartilagineuses et les traitements de la dégénérescence. Dans un article intitulé « GATA3 médie la signalisation β-caténine non classique dans la détermination du destin des cellules squelettiques et la chondrogenèse ectopique », les co-premiers auteurs Takamitsu Maruyama et Daigaku Hasegawa, et l’auteur principal Wei Hsu, décrivent deux découvertes révolutionnaires, y compris une nouvelle compréhension d’un protéine multiface appelée β-caténine.

Le Dr Hsu est chercheur principal au Forsyth Insitute et professeur de biologie du développement à l’Université de Harvard. Il est également membre affilié du corps professoral du Harvard Stem Cell Institute. Les autres membres qui ont mené l’étude comprenaient les scientifiques suisses Tomas Valenta et Konrad Basler, ainsi que les scientifiques canadiens Jody Haigh et Maxime Bouchard. L’étude paraît dans le dernier numéro de Avancées scientifiques.

« Le but de cette étude », a déclaré le Dr Maruyama de Forsyth, « était de comprendre comment régénérer le cartilage. Nous voulions déterminer comment contrôler le destin cellulaire, pour que la cellule somatique devienne du cartilage au lieu de l’os. »

Auparavant, on pensait que la voie de transduction du signal Wnt était le facteur déterminant si une cellule devenait un os ou un cartilage. Le facteur maître transducteur des signaux Wnt est la β-caténine. La base de cette croyance était le résultat que lorsque la β-caténine était perturbée, l’os devenait du cartilage.

Cependant, la β-caténine agit également comme une molécule d’adhésion cellulaire pour faciliter l’interaction cellule-cellule – la fonction originale identifiée avant la découverte de son rôle dans la signalisation Wnt. « Nous savons que cette molécule est importante pour la détermination du destin cellulaire, mais le mécanisme reste ouvert à l’étude », a déclaré le Dr Hsu.

L’équipe a testé ce qui se passerait lorsque la β-caténine n’était que partiellement altérée pour la signalisation, constatant que, dans ce cas, les cellules étaient incapables de former de l’os ou du cartilage. Après ces tests, les scientifiques ont conclu que la signalisation Wnt est un déterminant de la formation osseuse, mais qu’elle n’est pas suffisante pour la génération de cartilage.

« Nous voulions savoir quel était le facteur pour la détermination du destin cellulaire », a déclaré le Dr Maruyama. « Qu’est-ce qui reprogramme une cellule pour qu’elle devienne du cartilage si elle ne signale pas Wnt ? »

Cette question a conduit à une deuxième découverte majeure : GATA 3, une action alternative de la β-caténine responsable de la commutation du destin des cellules squelettiques. GATA3 est un régulateur à gène unique, qui active l’expression des gènes spécifiques du cartilage dans les cellules. « Fondamentalement », a déclaré le Dr Wei Hsu, « GATA3 se lie aux séquences du génome nécessaires à la reprogrammation. GATA3 change la donne car nous pouvons l’utiliser pour potentiellement changer n’importe quelle cellule somatique pour devenir une cellule formant du cartilage, similaire à l’utilisation de quatre des facteurs de cellules souches pour générer des cellules ressemblant à des cellules souches embryonnaires appelées cellules souches pluripotentes induites (iPSC). »

Pouvoir contrôler le destin cellulaire de cette manière permet de diriger une cellule vers l’os, le cartilage ou la graisse, ce qui a d’énormes implications pour la création de nouveaux traitements pour 1 personne sur 4 vivant avec des lésions du cartilage et une dégénérescence du cartilage. Il n’existe actuellement aucun traitement capable de régénérer le cartilage et les traitements actuels sont incapables d’améliorer la fonction articulaire.

Cette recherche ouvre de nouvelles voies à explorer pour les scientifiques et constitue une percée passionnante dans la recherche sur la régénération tissulaire avec la promesse d’un soulagement significatif pour des milliers de patients. Ce travail est soutenu par l’Institut national de recherche dentaire et craniofaciale des National Institutes of Health sous les numéros de prix R01DE015654 et R01DE026936 au Dr Wei Hsu.

Source de l’histoire :

Matériel fourni par Institut Forsyth. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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