Un seul gène convertit les cellules cardiaques en stimulateur biologique

Une équipe aux États-Unis, qui a mené à bien une quête de dix ans visant à trouver un moyen biologique de corriger les battements cardiaques erratiques et défaillants, a réussi à convertir des cellules cardiaques ordinaires en cellules stimulatrices en insérant un seul gène.
Dans un article publié en ligne avant impression en Nature Biotechnologie Le 16 décembre, les chercheurs du Cedars-Sinai Heart Institute de Los Angeles, en Californie, décrivent comment ils ont utilisé un virus pour injecter un seul gène (Tbx18) dans les cellules du muscle cardiaque afin de les reprogrammer .
L'auteur principal Hee Cheol Cho, chercheur à l'Institut de cardiologie, déclare dans un communiqué:
"Bien que nous et d'autres ayons déjà créé des stimulateurs biologiques primitifs, cette étude est la première à montrer qu'un seul gène peut diriger la conversion des cellules du muscle cardiaque en véritables cellules de stimulateur cardiaque."
"Les nouvelles cellules génèrent spontanément des impulsions électriques et ne se distinguent pas des cellules du stimulateur cardiaque natif", ajoute-t-il.

Cellules Pacemaker

Le c?ur est un instrument finement réglé qui pompe le sang dans tout le corps selon un rythme ou un rythme régulé. Les cellules du stimulateur cardiaque ou du n?ud sino-auriculaire (SAN) sont des cellules spécialisées qui génèrent et envoient des impulsions électriques hautement ordonnées aux cellules du muscle cardiaque pour les faire se contracter rythmiquement.
Le signal électrique qu'ils produisent est appelé rythme sinusal et peut être enregistré avec un électrocardiogramme (ECG).
Le c?ur contient 10 milliards de cellules, mais moins de 10 000 d'entre elles sont des cellules de stimulateur cardiaque.
Un rythme sinusal correct et sain garantit que les deux cavités supérieures et les deux cavités inférieures du c?ur se contractent exactement au bon moment pour que le sang soit pompé en douceur, envoyant du sang riche en oxygène au corps et ramenant le sang dans les poumons.
Le rythme sinusal commence dans le n?ud sino-auriculaire (SAN) de la chambre supérieure droite du c?ur, où les cellules du stimulateur cardiaque sont regroupées.
En cas de dysfonctionnement des cellules du stimulateur cardiaque, le c?ur pompe irrégulièrement et la seule option pour survivre est de faire installer un stimulateur électronique, mais cela ne peut se faire que pour des patients suffisamment en bonne santé pour subir une intervention chirurgicale.

Du coeur à la cellule de pacemaker utilisant le gène simple

Les chercheurs de Cedars-Sinai ont utilisé un virus conçu pour insérer un gène unique, le gène Tbx18, dans des cardiomyocytes (cellules du muscle cardiaque) afin de les convertir en cellules stimulatrices.
Tbx18 joue un rôle important dans le développement des cellules du stimulateur cardiaque dans l'embryon.
Une reprogrammée, les cellules de stimulateur cardiaque nouvellement créées, appelées «cellules SAN induites» ou cellules iSAN, avaient toutes les caractéristiques des stimulateurs cardiaques natifs et maintenaient leurs caractéristiques similaires même après que les effets du gène Tbx18 se soient dissipés.
L’équipe a testé les caractéristiques à la fois dans les cultures cellulaires (in vitro) et chez les cobayes vivants (in vivo).

Pourquoi cette étude est différente

Des études antérieures ont permis de fabriquer des cellules de stimulateur cardiaque à partir de cellules du muscle cardiaque et ont produit des cellules de stimulateur cardiaque capables de battre seules. Mais les cellules modifiées étaient plus proches des cellules du muscle cardiaque que les cellules stimulatrices natives.
D'autres ont essayé d'utiliser des cellules souches embryonnaires pour fabriquer des cellules de stimulateur cardiaque. Mais cette approche comporte le risque de générer des cellules cancéreuses: un danger persistant de l’utilisation de cellules souches embryonnaires.
Cho et ses collègues semblent avoir évité ces obstacles avec une simplicité étonnante: en insérant un seul gène directement dans les cellules du muscle cardiaque, ils ont produit des cellules de stimulateur cardiaque qui ressemblent beaucoup aux cellules natives et ne présentent pas de risque de cancer.

10 ans de travail - Pas encore terminé

L'étude est "l'aboutissement de 10 années de travail dans notre laboratoire pour construire un stimulateur biologique en tant qu'alternative aux dispositifs de stimulation électronique", déclare le co-auteur Eduardo Marbán, directeur de l'institut Cedars-Sinai et Mark S. Siegel. .
Marbán est également un pionnier de la recherche sur les cellules souches cardiaques et, plus tôt en 2012, son équipe et lui ont publié les résultats d'un essai clinique visant à réparer les lésions cardiaques chez les patients.
Les chercheurs suggèrent que si d'autres études confirment leur approche, une thérapie pourrait être mise au point pour injecter directement du Tbx18 dans le c?ur d'un patient ou en fabriquant des cellules de stimulateur cardiaque en laboratoire, puis en les transplantant dans le c?ur du patient..
Cependant, le traitement basé sur cette méthode est encore loin, car d'autres études visant à prouver l'innocuité et l'efficacité seraient également nécessaires avant de pouvoir envisager des essais cliniques chez l'homme.
Récemment, l'American Heart Association a décerné son prestigieux prix au jeune chercheur, le prix de recherche fondamentale Louis N. et Arnold M. Katz, à Cho pour ses travaux sur la technologie des stimulateurs biologiques.
Fonds provenant du Centre des cellules souches du conseil des gouverneurs Cedars-Sinai, de la Heart Rhythm Society, de la Fondation des maladies du coeur du Canada, de l'American Heart Association, du National Heart, Lung and Blood Institute aidé à financer l'étude.
Écrit par Catharine Paddock PhD