Muscles squelettiques: 2 sous-populations de cellules souches

étude

Chez l'adulte, chaque organe possède des cellules souches spécifiques, capables de le régénérer en cas de besoin. Mais ces cellules souches sont loin d'être toutes identiques: des chercheurs du laboratoire Cellules souches et développement (CSD, Institut Pasteur/CNRS) viennent de décrire deux populations qui composent les cellules souches des muscles squelettiques chez la souris. Cette découverte a été publiée dans la revue Cell.


 Figure: Au sein du muscle endommagé, la division d'une cellule souche Pax7-high est asymétrique. Elle produit deux cellules-filles différentes: une cellule-fille souche (en rouge) qui retient l'ADN ancien et une cellule-fille de muscle (en bleu) qui se différencie. Ce processus permet à la fois de maintenir un réservoir de cellules souches et de réparer le muscle blessé. © CSD, Shahragim Tajbakhsh

Dans les conditions normales, nos muscles sont au repos et nos cellules souches de muscles squelettiques sont "quiescentes". En revanche, suite à une activité physique ou à un traumatisme, les cellules souches se réveillent et entrent en action pour régénérer le muscle endommagé. Toutes les cellules souches ne sont cependant pas équivalentes.

 

L'équipe de Shahragim Tajbakhsh du laboratoire CSD vient en effet de caractériser, avec la collaboration du Centre national espagnol de recherche contre le cancer, deux sous-populations de cellules souches de muscle squelettique chez la souris, exprimant toutes deux le marqueur Pax7. Les cellules souches dites "Pax7-low", qui contiennent une faible quantité de la protéine Pax7, se divisent pour produire des cellules-filles de muscle squelettique et ainsi réparer la blessure. Les cellules souches dites "Pax7-high", qui contiennent une grande quantité de la protéine Pax7, se divisent pour produire en même temps des cellules souches et des cellules différenciées de muscle.


Le processus de division des cellules souches Pax7-high est "asymétrique", car chaque cellule donne naissance à deux cellules-filles différentes. Ce type de division particulier permet de maintenir la population de cellules souches, tout en réparant le muscle blessé. Il implique que l'ADN se sépare également de manière asymétrique, c'est à dire que la totalité des brins anciens de l'ADN initialement présent dans la cellule souche migre dans la cellule-fille souche, alors que la totalité de l'ADN copié migre dans la cellule-fille de muscle squelettique.

Les chercheurs ne savent pas encore pourquoi certaines cellules souches se divisent de façon asymétrique alors que d'autres le font de manière symétrique. Il apparait néanmoins que ce premier mode de division permet de maintenir une population stable de cellules souches qui conserve les brins anciens d'ADN. Deux hypothèses peuvent alors être avancées: soit il s'agit d'une protection contre les erreurs de copie de l'ADN, soit il s'agit d'un processus permettant d'orienter le destin des cellules-filles, en associant un message bien spécifique à l'ADN d'origine.

En outre, les scientifiques ont demontré que les gènes qui ont un rôle prépondérant dans la division asymétrique sont souvent également des gènes suppresseurs de tumeurs. Cette observation nécessite encore de nombreuses expérimentations pour être totalement éclaircie. Néanmoins, la mise en évidence de deux sous-populations de cellules souches, dont les comportements sont différents en cas de traumatisme dans le muscle squelettique, ouvre déjà de nombreuses perspectives, tant dans la recherche fondamental que dans la mise au point de futures innovations thérapeutiques.

Ces travaux pourraient également servir de base pour de potentielles applications en recherche biomédicale. En effet, l'identification de Pax7 comme un marqueur qui distingue les deux sous-populations de cellules souches permet de les isoler pour ensuite en obtenir des cultures homogènes. De telles cultures sont indispensables pour étudier l'information qui est retenue dans les brins anciens d'ADN lors de la séparation asymétrique, ainsi que pour élucider le mécanisme qui les sélectionne pendant la division cellulaire.


Référence:

A subpopulation of adult skeletal muscle stem cells retains all template DNA strands after cell division, Pierre Rocheteau, Barbara Gayraud-Morel, Irene Siegl-Cachedenier, Maria Blasco, Shahragim Tajbakhsh, Cell (2012), 148(1):112-125, doi:10.1016/j.cell.2011.11.049.


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