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La science sait depuis longtemps, que la récupération après une crise cardiaque, est améliorée par l’injection d’un mélange de cellules du muscle cardiaque, de cellules endothéliales et de cellules du muscle lisse. Cependant, les résultats ont été limités par une mauvaise implantation et rétention, et les chercheurs s’inquiètent d’une éventuelle tumorigenèse et arythmie cardiaque.

Les exosomes donnent des avantages régénératifs 

Maintenant, la recherche chez le porc montre que l’utilisation des exosomes naturellement produits à partir de ce mélange de cellules musculaires cardiaques, de cellules endothéliales et de cellules musculaires lisses – qui étaient toutes dérivées de cellules souches pluripotentes induites par l’homme – donne des avantages régénératifs équivalents à la cellule souche pluripotente induite par l’homme injectée, ou hiPSC-CCs.
Les exosomes sont des vésicules extracellulaires liées à la membrane qui contiennent des protéines, des ARN et des microARN biologiquement actifs. Les exosomes sont bien connus pour participer à la communication entre les cellules, et ils sont activement étudiés en tant que thérapies cliniques potentielles.
« Les exosomes de l’hiPSC-CC sont acellulaires et, par conséquent, peuvent permettre aux médecins d’exploiter les propriétés cardioprotectrices et réparatrices des cellules dérivées de l’hiPSC tout en évitant les complexités associées aux risques tumorigènes, au stockage et au transport des cellules, et au rejet immunitaire », ont déclaré Ling Gao, et Jianyi Zhang, de l’Université d’Alabama à Birmingham, et auteurs correspondants de cette étude.
« Ainsi, les exosomes sécrétés par les cellules cardiaques dérivées de l’hiPSC ont amélioré la récupération myocardique, sans augmenter la fréquence des complications arythmogènes, et peuvent constituer une option thérapeutique acellulaire pour les lésions myocardiques ». Les études sur les grands animaux sont nécessaires pour identifier, caractériser et quantifier les réponses aux traitements potentiels. Avant cette étude, la faisabilité des exosomes de l’hiPSC-CC pour la thérapie cardiaque, n’avait été démontrée que dans des modèles de souris et des travaux in vitro.

Trois expériences pour tester les exosomes

Dans les expériences l’UAB, des porcs juvéniles victimes d’une crise cardiaque expérimentale se sont vu injecter l’un des trois traitements suivants dans le myocarde endommagé :

  1. Un mélange de cardiomyocytes, de cellules endothéliales et de cellules musculaires lisses, provenant de cellules souches pluripotentes induites par l’homme.
  2. Des exosomes extraits de ces trois types de cellules,
  3. Des fragments homogénéisés de ces trois types de cellules.

Les chercheurs ont tiré deux conclusions principales des études sur les porcs. Premièrement, ils ont constaté que les mesures de la fonction du ventricule gauche, de la taille de l’infarctus, du stress de la paroi, de l’hypertrophie cardiaque, de l’apoptose et de l’angiogenèse chez les animaux traités avec des hiPSC-CC, des fragments de hiPSC-CC ou des exosomes de l’hiPSC-CC étaient similaires et significativement améliorés par rapport aux animaux qui ont récupéré sans aucun de ces trois traitements. Deuxièmement, ils ont constaté que la thérapie par les exosomes n’augmentait pas la fréquence des arythmies.
Lors d’expériences avec des cellules ou des anneaux aortiques cultivés en laboratoire, ils ont découvert que les exosomes produits par les hiPSC-CC favorisaient la croissance des vaisseaux sanguins, dans les cellules endothéliales cultivées et les anneaux aortiques isolés. En outre, les exosomes protégeaient les hiPSC-cardiomyocytes cultivés, des effets cytotoxiques des milieux à faible teneur en oxygène sans sérum, en réduisant la mort cellulaire programmée appelée apoptose et en maintenant l’homéostasie du calcium intracellulaire, ce qui a un effet bénéfique direct sur la conductivité cardiaque.

Une augmentation de l’ATP cellulaire

Les exosomes ont également augmenté la teneur en ATP cellulaire, ce qui est bénéfique puisque l’on pense que les déficiences du métabolisme cellulaire de l’ATP contribuent au déclin progressif, de la fonction cardiaque chez les patients souffrant d’hypertrophie du ventricule gauche et d’insuffisance cardiaque.
Les chercheurs ont également découvert que certains de ces effets bénéfiques in vitro, pouvaient également être médiés par des imitations synthétiques des 15 microARN les plus abondants trouvés dans les exosomes de l’hiPSC-CC. Les chercheurs ont noté que la connaissance du rôle potentiel des microARN dans les applications cliniques est encore loin d’être complète.
Cette recherche a été publiée dans Science Translational Medicine.
Source : University of Alabama at Birmingham
Crédit photo : StockPhotoSecrets

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