La croissance des cheveux stimulée par des cellules souches

Une équipe de chercheurs de l’Université de Californie du Sud à Los Angeles a réussi à faire pousser des cheveux à partir de cellules souches, à découvrir des événements moléculaires clés impliqués dans la croissance des cheveux et à les stimuler chez les souris adultes.
Une nouvelle étude permet de mieux comprendre comment les cheveux poussent, pourquoi ils ne grandissent pas comme ils le devraient et ce que nous pouvons faire pour y remédier.

La nouvelle recherche - qui a été publiée dans la revue Actes de l'Académie nationale des sciences - offre une explication détaillée du processus de croissance des cheveux. Les résultats ouvrent la voie à la stimulation de la croissance des cheveux chez les patients présentant une alopécie ou une calvitie masculine.

Une équipe de chercheurs a cherché à examiner comment les follicules poussaient hors de la peau et comment ils produisaient les cheveux en utilisant ce que l'on appelle des organoïdes, des grappes de cellules souches cultivées in vitro qui peuvent s'auto-organiser en une structure semblable à un organe.

Ils ont utilisé la structure tridimensionnelle des organoides pour mieux comprendre un certain organe, car ils ont des propriétés similaires à celles de l'organe imité, qui est la peau humaine.

Le premier auteur de l'étude est Mingxing Lei, chercheur postdoctoral au laboratoire de cellules souches de l'Université de Californie du Sud (USC).

Le processus en six étapes de la croissance des cheveux

Lei et son équipe ont utilisé des organoïdes cutanés provenant à la fois de cellules cutanées néonatales et adultes. Plus précisément, ils ont utilisé des cellules progénitrices, qui sont un type de cellules plus différenciées que les cellules souches. Ils les ont dissociés de la peau des nouveau-nés et des adultes puis les ont transplantés dans des souris nues.

Les chercheurs ont ensuite pris des images détaillées des cultures 3D pour voir comment les cellules se comportent et comment se développe le développement des cheveux.

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Lei et ses collègues ont pu constater que les cellules du nouveau-né formaient des organoïdes semblables à la peau dans un processus en six étapes qui commençait avec les cellules progénitrices dissociées (première étape), qui se sont rapidement agrégées (deuxième étape).

Ces cellules agrégées se sont alors transformées en kystes polarisés (troisième étape), qui se sont ensuite transformés en kystes soi-disant coalescés (quatrième étape), qui ont ensuite formé une peau plane (cinquième étape).

Dans la dernière étape du processus, la peau a formé des follicules (étape six), qui ont été transplantés dans une souris. Ici, ils ont produit des cheveux.

En revanche, les chercheurs ont découvert que les cellules de la peau des progéniteurs dissociés d'une souris adulte ne dépassaient pas le stade de l'agrégation et ne produisaient aucun cheveu.

Lei et ses collègues ont ensuite étudié les événements moléculaires et biophysiques sur lesquels reposait ce processus de croissance en six étapes, expliquant que les chercheurs «utilisaient une combinaison de bioinformatique et de criblage moléculaire» pour démêler ces mécanismes.

Ils ont trouvé une activité accrue dans divers gènes, y compris ceux impliqués dans la production de collagène - la protéine fibreuse que l'on peut trouver dans la peau et dans d'autres tissus conjonctifs - et l'insuline, hormone qui régule les taux de sucre dans notre sang.

Stimuler la croissance des cheveux

En inhibant l'activité de certains gènes à différents stades du développement de l'organoïde, les scientifiques ont pu élucider leur rôle dans la transition d'une phase à l'autre.

"Notre enquête élucide un relais des événements moléculaires et des processus biophysiques au c?ur du processus d'auto-organisation au cours de la morphogenèse des tissus", écrivent les auteurs. "Les molécules clés de la transition morphologique en plusieurs étapes sont identifiées et peuvent être ajoutées ou inhibées pour restaurer le processus bloqué dans les cellules adultes."

En fait, Lei et ses collègues ont appliqué ces connaissances moléculaires et génétiques nouvellement acquises à des organites créés à partir de cellules cutanées adultes, dans le but de relancer le processus de croissance des cheveux.

De manière significative, Lei et son équipe ont réussi à stimuler la croissance des cheveux dans ces organites. Les organites adultes ont réussi à produire 40% de cheveux de plus que les organites dérivés des nouveau-nés.

"Normalement, de nombreuses personnes vieillissantes ne font pas pousser les cheveux correctement, car les cellules adultes perdent progressivement leur capacité de régénération", explique le professeur Cheng-Ming Chuong, auteur principal de la Keck School of Medicine de USC. Cependant, il explique que les conclusions de son équipe ont des implications qui pourraient changer cela.

"Grâce à nos nouveaux résultats, nous sommes en mesure de produire à nouveau des cellules de souris adultes. À l'avenir, ce travail peut inspirer une stratégie de stimulation de la croissance des cheveux chez les patients souffrant d'alopécie ou de calvitie."

Cheng-Ming Chuong