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Dans une étude portant sur des animaux de grande taille, des chercheurs ont montré que l’injection de cellules du muscle cardiaque dérivées d’une lignée de cellules souches pluripotentes humaines induites, ou hiPSC, qui surexpriment la cycline D2, facilite le rétablissement après une crise cardiaque.

La protéine cycline D2

Cette recherche a utilisé un modèle de crise cardiaque chez le porc, qui ressemble davantage au cœur humain en matière de taille et de physiologie, et présente donc une plus grande pertinence clinique pour les maladies humaines, par rapport aux études sur les souris.
Un défi permanent pour les chercheurs en bio-ingénierie est l’incapacité du cœur à régénérer le tissu musculaire après qu’une crise cardiaque, car celle-ci produit un tissu mort sur le muscle cardiaque . Ce tissu mort peut exercer une pression sur le muscle environnant, entraînant une hypertrophie cardiaque mortelle.
Les cardiologues ont donc cherché à créer de nouveaux tissus – en appliquant un patch de cellules du muscle cardiaque ou en injectant des cellules cardiaques – pour remplacer le muscle endommagé. De même, ils ont essayé de stimuler la division des cellules du muscle cardiaque près de la zone endommagée. Cette étude menée par des chercheurs de l’université d’Alabama à Birmingham, montre des progrès dans ces deux domaines.
Après l’infarctus expérimental, le tissu cardiaque autour du site de l’infarctus a été injecté avec environ 30 millions de cardiomyocytes humains issus de la bio-ingénierie et différenciés à partir de hiPSC. Ces cellules surexpriment également la cycline D2, qui fait partie d’une famille de protéines impliquées dans la division cellulaire.
Comparés aux cardiomyocytes humains témoins, les cardiomyocytes à cycline D2 ont montré une capacité accrue à réparer le cœur. Ils ont proliféré après l’injection et, après quatre semaines, les cœurs présentaient un élargissement moins grave, une réduction de la taille du tissu musculaire mort et une amélioration de la fonction cardiaque.

Une stratégie thérapeutique potentielle

« Ces résultats suggèrent que la transplantation de cardiomyocytes de cycline D2 pourrait être une stratégie thérapeutique potentielle pour la réparation des cœurs endommagés », a déclaré le responsable de cette étude, Jianyi « Jay » Zhang, M.D., président du département d’ingénierie biomédicale, un département conjoint de la faculté de médecine et de la faculté d’ingénierie de l’UAB.
Cette capacité des cardiomyocytes cycline D2 à stimuler la prolifération des cellules cardiaques à proximité des zones lésées suggère une signalisation paracrine, un type de communication cellulaire où une cellule produit un signal qui induit des changements dans les cellules voisines. Les exosomes – de petites billes ou minuscules vésicules libérées par des cellules humaines ou animales et contenant des protéines et de l’ARN provenant des cellules qui les libèrent – sont une forme courante de signalisation paracrine.
Zhang et ses collègues ont constaté que les exosomes qu’ils ont purifiés à partir du milieu de croissance des cardiomyocytes contenant de la cycline D2 favorisaient effectivement la prolifération des cardiomyocytes en culture. En outre, les cardiomyocytes traités étaient plus résistants à la mort cellulaire programmée, appelée apoptose, induite par de faibles niveaux d’oxygène. Les exosomes ont également induit la prolifération de divers autres types de cellules, y compris les cellules endothéliales de la veine ombilicale humaine.
Une partie de la cargaison que transportent les exosomes sont des microARN, ou miARN. Ces courts morceaux d’ARN ont la capacité d’interagir avec l’ARN messager dans les cellules cibles et sont des acteurs importants de la régulation des gènes dans les cellules. L’être humain possède plus de 2 000 miARN avec différentes séquences d’ARN, et on pense qu’ils régulent un tiers des gènes du génome.
Les chercheurs ont donc déterminé quels microARN étaient présents dans les exosomes des cardiomyocytes surexprimant la cycline D2 et dans les exosomes des cardiomyocytes ne la surexprimant pas. Comme prévu, ils ont trouvé des différences.

Une combinaison pour de futures thérapies

« Ainsi, alors que le potentiel thérapeutique des exosomes pour améliorer la fonction cardiaque devient de plus en plus évident, la combinaison de l’administration de miARN prolifératifs par les exosomes avec la transplantation de cardiomyocytes surexprimant la cycline D2, ou de produits cellulaires, pourrait devenir une nouvelle stratégie prometteuse pour réguler la prolifération des cardiomyocytes du receveur et réduire la fibrose cardiaque », a déclaré Zhang.
« Dans l’ensemble, nos données suggèrent que la thérapie cellulaire cardiaque, impliquant des cardiomyocytes ayant une capacité de prolifération accrue, pourrait devenir une stratégie future efficace pour la réparation du myocarde et la prévention de l’insuffisance cardiaque congestive chez les patients ayant subi un infarctus aigu du myocarde. »
Cette recherche a été publiée dans Circulation.
Source : University of Alabama at Birmingham
Crédit photo : StockPhotoSecrets

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