Sous la direction d’un chercheur de la Faculté de médecine de l’Université d’Ottawa, une étude internationale révèle que les fines structures semblables à des poils à la surface des cellules voisines exercent une influence cruciale sur le comportement des cellules souches neurales adultes.
Cette remarquable découverte pourrait redéfinir notre compréhension de la régulation des cellules souches dans les tissus vivants de l’organisme. Elle nous donne la preuve irréfutable que les niches des cellules souches ne sont pas uniquement régies par des signaux biochimiques, mais aussi par des forces physiques générées par les cellules voisines.
En outre, le fait de savoir que des forces microscopiques résultant de l’action des « cils » des cellules influent sur le destin des cellules souches ouvre des perspectives prometteuses pour la médecine régénérative et la mise au point de nouveaux traitements contre diverses maladies.
Les secrets des cellules révélés
Dirigée par le Dr Armen Saghatelyan, professeur au Département de médecine cellulaire et moléculaire de l’Université d’Ottawa, l’équipe de recherche a observé les cellules souches neurales situées dans la zone subventriculaire du cerveau, où elles sont entourées d’autres cellules spécialisées disposées en forme de moulin à vent.
« Cette étude démontre que l’activation et la prolifération des cellules souches ne sont pas uniquement déclenchées par des facteurs moléculaires, mais aussi par des stimulus mécaniques. »
Le Dr Armen Saghatelyan
Ces cellules spécialisées, appelées « épendymaires », recouvrent les ventricules cérébraux remplis de fluide. Le battement rythmé de leurs cils fait circuler le liquide cérébro-spinal dans le cerveau.
L’équipe voulait démontrer que la force mécanique issue de la vibration de ces cils agit comme une sorte de signal biologique qui finit par maintenir les cellules souches en dormance.
Afin de mieux observer ce phénomène, une technique novatrice ultraprécise a été mise au point pour stopper temporairement les mouvements des cils dans le cerveau. Au moyen d’un champ magnétique externe combiné à des billes magnétiques couplées à des anticorps ciblant les cils des cellules épendymaires, l’équipe a réussi à immobiliser les cils sans endommager les tissus environnants.
Le réveil des cellules souches neurales
Mais l’expérience a donné du fil à retordre à l’équipe de recherche.
« L’élaboration de l’approche a soulevé de nombreux problèmes techniques et nécessité l’essai de plusieurs systèmes », explique le Dr Saghatelyan, précisant que le plus grand défi résidait dans le développement simultané des technologies. « D’un côté, nous devions surveiller le battement des cils dans les tissus cérébraux avec une haute résolution spatiale et temporelle, et de l’autre, moduler ces battements à l’aide d’un champ magnétique. »
« ... Elle pourrait s’appliquer à diverses autres cellules munies de cils présentes dans d’autres organes. »
Le Dr Saghatelyan
Le résultat a été immédiat et frappant : quelques heures après l’arrêt des battements ciliaires, les cellules souches neurales dormantes sont sorties de leur sommeil et se sont activées.
« Cette étude démontre que l’activation et la prolifération des cellules souches ne sont pas uniquement déclenchées par des facteurs moléculaires, mais aussi par des stimulus mécaniques », poursuit le Dr Saghatelyan.
Au-delà du cerveau
Cette découverte pourrait avoir une incidence sur la biologie des cellules souches de l’ensemble de l’organisme. L’approche innovante pourrait être appliquée pour moduler les battements ciliaires des cellules d’autres organes, comme les poumons, les reins et l’intestin.
« Bien que notre approche ait été conçue et utilisée pour les cellules épendymaires qui couvrent les parois des ventricules cérébraux, elle pourrait s’appliquer à diverses autres cellules munies de cils présentes dans d’autres organes », conclut le Dr Saghatelyan, laissant entendre que la régulation mécanique des cellules souches serait peut-être une sorte de principe biologique universel.
Publiée dans la revue Neuron, l’étude a été dirigée par le Dr Saghatelyan et réalisée en collaboration avec des collègues en Allemagne et au Canada.