De nouvelles cellules musculaires cardiaques se développent à partir de la peau des patients

Dans une première mondiale, les scientifiques ont développé de nouvelles cellules de muscle cardiaque saines en utilisant des cellules de peau provenant de patients souffrant d'insuffisance cardiaque. Écrire sur leur travail dans un article publié en ligne cette semaine dans le European Heart Journal, l'équipe basée en Israël explique comment les nouvelles cellules du muscle cardiaque sont capables de s'intégrer au tissu cardiaque existant, ouvrant la perspective de réparer les lésions cardiaques chez les patients souffrant d'insuffisance cardiaque à l'aide de leurs propres cellules souches.
Cependant, les chercheurs mettent en garde contre le fait qu'il existe encore de nombreux obstacles à surmonter avant qu'une telle méthode ne soit disponible pour les patients, et estiment que cela peut prendre de cinq à dix ans avant que les essais cliniques puissent commencer.
Le chercheur principal de l'étude est Lior Gepstein, professeur de médecine (cardiologie) et de physiologie au laboratoire de recherche Sohnis pour l'électrophysiologie cardiaque et la médecine régénérative, à l'Institut de technologie Technion-Israel et au centre médical Rambam à Haïfa, en Israël.
Les progrès de la biologie des cellules souches et de l'ingénierie tissulaire rapprochent de plus en plus la perspective de réparer le muscle cardiaque avec de nouvelles cellules, mais des défis considérables subsistent, notamment pour trouver de nouvelles cellules cardiaques humaines saines sans que le système immunitaire les rejette.
Gepstein et ses collègues ont prélevé des cellules cutanées de patients âgés souffrant d'insuffisance cardiaque et les ont reprogrammés en cellules souches pluripotentes induites par l'homme (hiPSCs), un type de cellule souche susceptible de devenir pratiquement n'importe quel type de cellule dans le corps. Ils ont ensuite montré que les hiPSC pouvaient se différencier pour devenir des cellules du muscle cardiaque (cardiomyocytes) capables de s'intégrer dans le tissu cardiaque chez le rat.
La création de cellules musculaires cardiaques à partir de cellules hiPSC dérivées de cellules cutanées n'est pas nouvelle, elle a été réalisée plusieurs fois auparavant, mais dans ces cas, les cellules cutanées provenaient de jeunes volontaires en bonne santé. Comme Gepstein a déclaré à la presse:
"Ce qui est nouveau et passionnant dans nos recherches, c’est que nous avons montré qu’il était possible de prendre des cellules cutanées chez un patient âgé souffrant d’insuffisance cardiaque avancée et de se retrouver avec ses propres cellules dans un plat sain et jeune - l’équivalent au stade de ses cellules cardiaques quand il vient de naître. "
"Dans cette étude, nous avons montré pour la première fois qu’il était possible d’établir des hiPSC à partir de patients souffrant d’insuffisance cardiaque - qui représentent la population cible des futures stratégies de thérapie cellulaire utilisant ces cellules - et de les différencier en cellules tissu cardiaque », at-il ajouté.
Un autre obstacle qui cause des maux de tête dans ce domaine est de savoir comment fabriquer des cellules souches sans qu’elles ne se développent et deviennent des tumeurs.
Il semble que Gepstein et ses collègues aient peut-être trouvé un moyen de contourner ce problème.
Ils ont prélevé des cellules cutanées chez deux patients souffrant d'insuffisance cardiaque masculine (un âgé de 51 ans et l'autre âgé de 61 ans) et les ont reprogrammés en insérant trois gènes (les facteurs de transcription Sox2, Klf4 et Oct4) et une petite molécule, l'acide valproïque. cellules à intégrer à l'ADN cellulaire.
Mais ils ont fait quelque chose de différent de ce qui a été fait auparavant: ils n’ont pas ajouté le facteur de transcription c-Myc au cocktail. Cela a été ajouté dans le passé, mais est maintenant considéré comme le coupable de cancer.
Gepstein a expliqué que le risque potentiel de voir les cellules devenir incontrôlables et se développer en tumeurs pourrait également provenir de "l'intégration aléatoire dans le DNA de la cellule du virus utilisé pour transporter les facteurs de transcription - un processus appelé oncogenèse insertionnelle".
Ainsi, pour éliminer le risque potentiel d'oncogenèse par insertion, les chercheurs ont encore utilisé un virus pour transmettre les informations de reprogrammation au noyau cellulaire, mais les ont ensuite retirés.
Les résultats ont montré que les hiPSC se différenciaient efficacement dans les cellules du muscle cardiaque ou dans les cardiomyocytes aussi efficacement que celles dérivées des contrôles pour l'étude, en l'occurrence des jeunes volontaires en bonne santé.
Ensuite, les cardiomyocytes se sont développés en tissu cardiaque, que les chercheurs ont cultivé avec du tissu cardiaque préexistant. 24 à 48 heures plus tard, ils battaient ensemble.
Gepstein a déclaré qu'ils "se comportaient comme un minuscule tissu cardiaque microscopique composé d'environ 1000 cellules dans chaque zone de battement".
Dans la dernière étape de leur étude, les chercheurs ont transplanté le tissu nouvellement formé dans le c?ur de rats vivants en bonne santé et ont montré qu'il établissait des connexions avec des cellules du muscle cardiaque de l'hôte.
La question de savoir si les nouvelles cellules du muscle cardiaque développées de cette manière seront rejetées par le patient demeure.
"L'un des obstacles à la résolution de ce problème est que, à ce stade, nous ne pouvons transplanter que des cellules humaines dans des modèles animaux et nous devons donc traiter les animaux avec des immunosuppresseurs afin que les cellules ne soient pas rejetées", a expliqué Gepstein. ajoutant qu'il reste encore un long chemin à parcourir avant que ce type de traitement soit disponible à la clinique.
Il a énuméré certains des obstacles à surmonter, tels que:
"... développer un nombre de cellules cliniquement pertinent; développer des stratégies de transplantation qui augmenteront la survie, la maturation, l'intégration et le potentiel régénératif des greffes cellulaires; développer des procédures sûres pour éliminer les risques de cancer ou des problèmes du rythme cardiaque; tests supplémentaires dans les animaux et le financement important de l'industrie, car il est susceptible d'être une entreprise très coûteuse. "
"Je suppose que les essais cliniques prendront au moins cinq à dix ans si l'on peut surmonter ces problèmes", a-t-il ajouté.
Pendant ce temps, l’équipe continue de travailler dans ce domaine. Ils prévoient d’évaluer les hiPSC pour la réparation des c?urs endommagés dans divers modèles animaux, ainsi que les troubles cardiaques, le développement de médicaments et les tests.
Écrit par Catharine Paddock PhD

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