Le tri des cellules souches thérapeutiques par fonction améliore la guérison après une crise cardiaque, selon une étude en laboratoire

La sélection de cellules spécifiques à utiliser dans une thérapie expérimentale a conduit à une meilleure récupération de la fonction cardiaque dans une nouvelle étude utilisant un modèle de laboratoire pour l’infarctus du myocarde, le terme médical pour les crises cardiaques.

Une équipe dirigée par des chercheurs du California NanoSystems Institute de l’UCLA et de l’Université Columbia a mis au point une méthode de tri et a regroupé les cellules souches en fonction du nombre de vésicules impliquées dans la communication cellulaire qu’elles ont libérées. Le traitement avec des cellules hautement sécrétrices a rétabli la fonction cardiaque à un état similaire à celui d’avant les dommages causés par l’infarctus du myocarde.

L’étude est publiée dans Nature Communications.

De nombreux traitements en cours de développement pour lutter contre des maladies graves utilisent les cellules comme vecteurs de molécules thérapeutiques ou comme thérapies elles-mêmes. Certains utilisent des cellules souches mésenchymateuses, ou CSM, une population de cellules présentes dans le tissu adipeux ou la moelle osseuse.

Pour aider à lutter contre les maladies cardiaques, la cause de décès la plus courante aux États-Unis et dans le monde, une approche vise à guérir le muscle cardiaque endommagé après un infarctus du myocarde en délivrant des sécrétions cellulaires naturelles appelées vésicules extracellulaires.

Les vésicules extracellulaires sont un aspect de la façon dont les cellules du corps communiquent entre elles. Elles sont constituées de membranes cireuses chargées de protéines qui peuvent transporter des instructions d’ADN et d’ARN à l’intérieur. Souvent impliquées dans la réduction de l’inflammation ou la promotion de la guérison, ces vésicules sont censées fournir beaucoup plus d’informations que les protéines de signalisation ou les hormones plus petites.

Bien que les vésicules délivrées par les cellules souches mésenchymateuses (CSM) se soient révélées efficaces pour régénérer le tissu cardiaque dans le cadre de recherches précliniques, ce succès a été difficile à reproduire dans le cadre d’études sur des patients. Cela peut s’expliquer en partie par le fait que le taux de production de vésicules peut varier considérablement selon les CSM provenant de différents patients ou tissus.

À ce jour, il n’existe aucun marqueur connu sur les cellules elles-mêmes qui puisse être utilisé pour prédire lesquelles sécréteront plus de vésicules, et aucune méthode pour trier les cellules en fonction de cette fonction importante.

L’équipe a trié les cellules souches mésenchymateuses à l’aide de nanofioles, des contenants microscopiques en hydrogel en forme de bol développés par les chercheurs du CNSI. L’intérieur des nanofioles était décoré de certaines protéines et anticorps sur lesquels les cellules souches mésenchymateuses et les vésicules s’accrochent, ce qui a permis aux chercheurs de capturer les cellules individuellement et de les filtrer en fonction du nombre de vésicules qu’elles ont libérées à l’aide d’instruments standards en laboratoire.

Lorsque les cellules souches mésenchymateuses hautement sécrétrices ont été mises en culture pendant deux semaines, les populations élargies ont maintenu ce taux de production élevé et se sont développées plus rapidement que les cellules souches mésenchymateuses peu sécrétrices. Les scientifiques ont évalué les gènes exprimés dans les cellules souches mésenchymateuses et ont découvert que les gènes liés à la régénération et à la croissance des vaisseaux sanguins étaient activés à un niveau plus élevé dans les cellules hautement sécrétrices.

Des cellules souches mésenchymateuses hautement et faiblement sécrétrices ont été utilisées pour traiter l’infarctus du myocarde chez deux groupes de souris. Après 28 jours, les deux groupes ont montré une augmentation de deux mesures de la fonction cardiaque, tandis qu’un groupe témoin a montré une diminution. Notamment, les souris traitées avec des cellules hautement sécrétrices ont atteint des niveaux proches de la ligne de base avant les dommages au cœur.

Grâce aux preuves de l’étude montrant que l’isolement et la croissance de cellules souches mésenchymateuses (CSM) libérant davantage de vésicules peuvent conduire à de meilleurs résultats après une crise cardiaque, cette recherche pourrait ouvrir la voie à la réalisation du potentiel de la thérapie cellulaire au bénéfice de la santé humaine.

De manière plus générale, les résultats suggèrent que d’autres traitements à base de cellules pourraient être plus efficaces si des nanofioles étaient utilisées pour sélectionner une production plus élevée de sécrétions thérapeutiques. Le tri des cellules à forte sécrétion pourrait également rendre plus efficace la fabrication de médicaments dérivés de cellules en laboratoire.