Le fonctionnement des cellules souches se dévoile un peu plus

Les cellules souches ont la capacité de se développer en différents types de cellules, et peuvent notamment réparer les tissus endommagés. Cependant, il arrive qu’elles perdent parfois cette capacité, sans que l’on ne comprenne pourquoi. Une nouvelle étude, publiée dans la revue Nature, cherche également à comprendre le développement futur de ces cellules. Des chercheurs du Centre de biologie des cellules souches de la Fondation Novo Nordisk (DanStem) de l'université de Copenhague (Danemark) ont découvert comment les cellules souches perdent leur potentiel à se multiplier et qu’elles “oublient leur passé”. Au cours de leurs travaux, les chercheurs ont découvert que les protéines appelées facteurs de transcription peuvent avoir un rôle différent de celui qu'ils avaient précédemment pensé. 

L’étude des signaux 

Au cours des 30 dernières années, la croyance acceptée était que les facteurs de transcription stimulaient l'expression des gènes en les activant ou les désactivant, déclenchant ainsi des changements. Les scientifiques pensaient également que les facteurs de transcription étaient à l'origine du processus qui permettait de déterminer si un gène était exprimé et traduit en la protéine correspondante. Cette nouvelle étude montre que la fonction des facteurs de transcription peut être plus comparable à celle de la mémoire de la cellule. 

Tant que les facteurs de transcription sont liés à un gène, il peut être activé. Selon Josh Brickman, professeur et chef de groupe au DanStem, des facteurs externes déterminent si le gène est activé ou non. Les cellules ne peuvent pas retourner au point d'origine en l'absence de facteurs de transcription. La question de savoir comment une cellule se développe lentement d'un état à l'autre est essentielle pour comprendre le comportement des organismes multicellulaires. Les chercheurs sur les cellules souches considèrent cela comme vital, c'est pourquoi ils essaient constamment d'affiner les techniques pour transformer les cellules les plus élémentaires du corps humain en divers types spécifiques de cellules pouvant être utilisées à différentes fins, comme la régénération des tissus endommagés. Jusqu'à présent, il a été extrêmement difficile d'étudier les signaux nécessaires pour que les cellules changent d’identité.

Mimant la réponse d'une cellule à la signalisation, les chercheurs ont mis au point un modèle de cellules souches pour examiner les événements qui ont mené à l'activation ou à la désactivation du gène en réponse aux signaux reçus. Ils ont également étudié les circonstances dans lesquelles les cellules se développent dans une direction particulière, mais ont choisi d'inverser cette direction. Ce travail a également impliqué l'utilisation de la spectrométrie de masse avancée pour mesurer comment les protéines cellulaires sont modifiées par phosphorylation, c’est-à-dire l’addition d’un groupe de phosphate. Ceci a été réalisé en collaboration avec le groupe de Jesper Olsen, au Centre de recherche sur les protéines de la Fondation Novo Nordisk. Cet accord a facilité une meilleure compréhension de la façon dont les protéines individuelles d'une cellule réagissent aux signaux externes, explique Josh Brickman. 

Des résultats surprenants 

Bien que la séquence des processus de transcription cellulaire n'ait pas pu être mesurée aussi précisément que cette étude, la position communément acceptée était que les facteurs de transcription activaient ou désactivaient le gène pour initier sa transcription. Ce n'est pas le cas des cellules souches embryonnaires et d'autres variétés de cellules. 

Bien que les facteurs de transcription soient un signal important, ils ne sont pas le moteur du processus. “Une fois qu'ils sont là, le gène peut être lu et ils restent en place pendant un certain temps après sa lecture. Quand ils sont partis, la fenêtre dans laquelle le gène peut être lu se referme”, explique William Hamilton, premier auteur de l'étude et professeur assistant à DanStem. Pour illustrer ce point, le chercheur prend l'exemple des traînées de vapeur laissées dans le ciel par les avions après leur passage. “Ils s'attardent un certain temps et se dissipent lentement à nouveau.” 

Cette découverte change notre perception de la biologie moléculaire et est particulièrement importante pour les chercheurs qui travaillent dans le domaine des cellules souches et de la biologie du cancer. L'étude nous donne de nouvelles informations sur le développement cellulaire, les voies impliquées dans la détermination de la façon dont ils changent et quand ils ne peuvent plus le faire. Comme on constate souvent que ces voies sont mutées chez les patients cancéreux, cette étude permettra aux chercheurs d'étudier le cancer.