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Posté par Adrien le Lundi 21/10/2013 à 00:00
Comprendre et contrôler la division des cellules souches
Des chercheurs du CEA, du CNRS, de l'Université Grenoble Alpes, de l'Unité de Thérapie Cellulaire de l'hôpital Saint-Louis (AP-HP) et de l'UMR940 Inserm-Université Paris Diderot de l'IUH (Institut Universitaire d'Hématologie), montrent que la division (La division est une loi de composition qui à deux nombres associe le produit du premier par l'inverse du second. Si un nombre est non nul, la fonction...) des cellules souches est conditionnée par des contraintes physiques. Toute modification spatiale du microenvironnement de ces cellules peut ainsi influencer la façon dont elles assurent le renouvellement des tissus. Les chercheurs ont utilisé des techniques de traitement de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu...) issues de la micro-électronique (La micro-électronique est une spécialité du domaine de l'électronique.) pour obtenir ce résultat: cette méthode apparaît prometteuse pour maîtriser les capacités régénératives des cellules souches et orienter le devenir de leur descendance. Ces résultats sont publiés dans Cell Reports du 17 octobre.

A chaque instant (L'instant désigne le plus petit élément constitutif du temps. L'instant n'est pas intervalle de temps. Il ne peut donc être considéré comme une durée.), des centaines de millions de cellules de notre organisme se divisent, donnant naissance à de nouvelles générations de cellules qui remplacent les plus anciennes. Les cellules souches sont à la base de ce programme de régénération permanent. Elles entretiennent la diversité des types cellulaires en régulant le degré (Le mot degré a plusieurs significations, il est notamment employé dans les domaines suivants :) de symétrie de leurs divisions. Une division symétrique donnera en effet naissance à deux cellules souches identiques, tandis qu'une division asymétrique produira deux cellules différentes. Malgré leur importance fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.) pour le renouvellement des tissus, les mécanismes qui modulent la symétrie d'une division sont très peu connus.

Les chercheurs ont montré que la géométrie (La géométrie est la partie des mathématiques qui étudie les figures de l'espace de dimension 3 (géométrie euclidienne) et, depuis le XVIIIe siècle, les figures d'autres types...) de l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement...) dans lequel les cellules souches sont confinées joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les mâchoires. On appelle aussi joue le muscle qui sert principalement à ouvrir et fermer la...) un rôle déterminant dans cette régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se rattache au plan scientifique à l'automatique.) entre divisions symétrique et asymétrique.

Ils sont parvenus à manipuler la géométrie du microenvironnement de cellules souches. Pour cela, ils ont utilisé des surfaces microstructurées, obtenues grâce à des techniques de photolithographie issues de la micro-électronique et commercialisées par la société Cytoo, une start-up issue des travaux de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension...) de l'Institut Curie (L'Institut Curie est une fondation, dont les activités principales sont d'une part la compréhension des mécanismes de cancérogenèse avec un centre de recherche en biophysique, biologie cellulaire et oncologie et d'autre...) et du CEA.

Ils les ont ainsi confinées dans des espaces soit symétriques, soit asymétriques. Puis, dans chacune de ces conditions, ils ont étudié la division cellulaire en observant la distribution des brins d'ADN des chromosomes d'une cellule entre ses deux cellules filles. En effet, dans une cellule, chaque chromosome (Le chromosome (du grec khroma, couleur et soma, corps, élément) est l'élément porteur de l'information génétique. Les chromosomes contiennent les gènes et permettent leur distribution égale dans les deux...) est constitué d'un brin "d'origine" et d'un brin "copie" (issu de la réplication du brin d'origine). Au cours de la division cellulaire, les deux brins d'ADN sont répliqués, séparés puis répartis entre les deux cellules filles.

Les chercheurs ont mis en évidence que, lorsqu'une cellule souche se divise dans un environnement symétrique, les brins d'origine et les brins copies de l'ADN de ses chromosomes se répartissent de façon aléatoire entre ses deux cellules filles. En revanche, lorsqu'une cellule souche est confinée dans un environnement asymétrique, les brins d'origine ont tendance à s'accumuler dans l'une des cellules filles et les brins copies dans l'autre. Or les brins d'origine contiennent des modifications épigénétiques qui, en régulant l'expression des gènes, déterminent les fonctions d'une cellule. Dans un environnement asymétrique, les cellules filles héritant uniquement des brins copies ne recevront donc pas ces informations. Elles seront comme "remises à zéro (Le chiffre zéro (de l’italien zero, dérivé de l’arabe sifr, d’abord transcrit zefiro en italien) est un symbole marquant une position vide dans...)", tandis que les autres cellules filles conserveront le profil de la cellule mère.

Ces résultats montrent que les modes de divisions des cellules souches varient selon les contraintes physiques auxquelles elles sont soumises. Des changements dans l'organisation (Une organisation est) spatiale de leur microenvironnement, une blessure (Une blessure est une lésion, physique ou psychique, faite involontairement ou dans l'intention de nuire.), un appauvrissement ou une accumulation anormale de cellules à proximité, peuvent les stimuler et influencer la façon dont elles assurent le renouvellement du tissu qui les accueille.

Les techniques mises en place dans cette étude offrent des outils de précision pour maîtriser le comportement des cellules souches et orienter le devenir de leur descendance in vitro (In vitro (en latin : « dans le verre ») signifie un test en tube, ou, plus généralement, en dehors de l'organisme vivant...). Cela constitue une piste de réflexion pour des applications thérapeutiques, notamment pour la régénération de tissus cellulaires endommagés.

Référence: Human Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells Regulate Biased DNA Segregation in Response to Cell Adhesion Asymmetry - Delphine Freida, Severine Lecourt, Audrey Cras, Valérie Vanneaux, Gaelle Letort, Xavier Gidrol, Laurent Guyon, Jerome Larghero and Manuel Thery. Cell reports, 17 Oct. 2013.

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Source: CNRS