Une équipe de recherche dirigée par des scientifiques de l’Université de Californie, Los Angeles, a créé une carte du transcriptome unicellulaire des tissus hématopoïétiques humains, du premier trimestre à la naissance.
Cellules souches sanguines humaines émergeant de cellules endothéliales spécialisées dans la paroi d’une aorte embryonnaire. Crédit image : Hanna Mikkola Lab, UCLA / Katja Schenke-Layland Lab, Université de Tübingen.
Les cellules souches sanguines, ou cellules souches hématopoïétiques, ont la capacité de faire des copies illimitées d’elles-mêmes et de se différencier en chaque type de cellule sanguine du corps humain.
Depuis des décennies, les médecins utilisent des cellules souches du sang provenant de la moelle osseuse de donneurs et du cordon ombilical de nouveau-nés dans des traitements de transplantation vitaux pour les maladies sanguines et immunitaires.
Cependant, ces traitements sont limités par la pénurie de donneurs compatibles et entravés par le faible nombre de cellules souches dans le sang du cordon.
Les scientifiques ont tenté de surmonter ces limites en essayant de créer des cellules souches sanguines en laboratoire à partir de cellules souches pluripotentes humaines, qui peuvent potentiellement donner naissance à n’importe quel type de cellule dans le corps.
Mais le succès n’a pas été au rendez-vous, en partie parce que les scientifiques n’avaient pas les instructions nécessaires pour que les cellules cultivées en laboratoire se différencient en cellules souches sanguines auto-renouvelables plutôt qu’en cellules progénitrices sanguines de courte durée, qui ne peuvent produire que des types limités de cellules sanguines.
“Les efforts précédents pour fabriquer des cellules souches sanguines fonctionnelles en laboratoire n’ont pas été couronnés de succès car nous ne savions pas suffisamment comment ces cellules se développent”, a déclaré le Dr Vincenzo Calvanese, chercheur au département de biologie moléculaire, cellulaire et du développement et au Eli and Edythe Broad Center for Regenerative Medicine and Stem Cell Research de l’Université de Californie, Los Angeles, ainsi qu’au Laboratory for Molecular Cell Biology de l’University College London.
“Notre nouvelle feuille de route aidera d’autres scientifiques à comprendre les différences fondamentales entre les cellules souches sanguines et les cellules progénitrices à courte durée de vie.”
“Nous avons maintenant un manuel sur la façon dont les cellules souches hématopoïétiques sont fabriquées dans l’embryon et comment elles acquièrent les propriétés uniques qui les rendent utiles pour les patients.”
Le Dr Calvanese et ses collègues ont créé cette ressource en utilisant le séquençage de l’ARN unicellulaire et la transcriptomique spatiale, de nouvelles technologies qui permettent aux scientifiques d’identifier les réseaux génétiques et les fonctions uniques de milliers de cellules individuelles et de révéler l’emplacement de ces cellules dans l’embryon.
Les données dépersonnalisées sont disponibles pour le public sur le site web suivant L’Atlas du développement des cellules souches hématopoïétiques humaines..
Les données permettent de suivre les cellules souches sanguines au fur et à mesure qu’elles émergent de l’endothélium hématogène et migrent à travers différents endroits au cours de leur développement, en partant de l’aorte et en arrivant finalement dans la moelle osseuse.
Il est important de noter que la carte dévoile les étapes spécifiques de leur processus de maturation, y compris leur arrivée dans le foie, où elles acquièrent les capacités particulières des cellules souches du sang.
Les chercheurs ont également identifié le précurseur exact dans la paroi des vaisseaux sanguins qui donne naissance aux cellules souches du sang.
Cette découverte clarifie une controverse de longue date sur l’origine cellulaire des cellules souches et l’environnement nécessaire pour fabriquer une cellule souche du sang plutôt qu’une cellule progénitrice du sang.
Maintenant que les auteurs ont identifié des signatures moléculaires spécifiques associées aux différentes phases du développement des cellules souches du sang humain, les scientifiques peuvent utiliser cette ressource pour voir à quel point ils sont proches de la fabrication d’une cellule souche du sang transplantable en laboratoire.
“Auparavant, si nous essayions de créer une cellule souche du sang à partir d’une cellule pluripotente et qu’elle ne se transplantait pas, nous ne savions pas à quel stade du processus nous avions échoué”, a déclaré le professeur Hanna Mikkola, chercheur au département de biologie moléculaire, cellulaire et du développement et au Eli and Edythe Broad Center for Regenerative Medicine and Stem Cell Research de l’université de Californie à Los Angeles.
“Maintenant, nous pouvons placer les cellules dans notre feuille de route pour voir où nous réussissons, où nous échouons et affiner le processus de différenciation selon les instructions de l’embryon.”
En outre, la carte peut aider les scientifiques à comprendre comment les cellules hématopoïétiques qui se développent dans l’embryon contribuent aux maladies humaines.
Par exemple, elle permet d’étudier pourquoi certains cancers du sang qui se développent in utero sont plus agressifs que ceux qui se développent in vitro.celles qui se produisent après la naissance.
“Maintenant que nous avons créé une ressource en ligne que les scientifiques du monde entier peuvent utiliser pour guider leurs recherches, le vrai travail commence”, a déclaré le professeur Mikkola.
“C’est un moment très excitant pour être dans le domaine parce que nous allons enfin voir les fruits de notre travail.”
La recherche est décrite dans un article paru dans le journal Nature.
