Les cellules souches hématopoiétiques (CSH) produisent toutes les cellules du sang (macrophages, lymphocytes, neutrophiles, globules rouges, plaquettes, etc.) et de nombreuses maladies (déficit immunitaire, lymphopénies, myélodisplasies) s'expliquent par un déséquilibre dans cette production.
Présentes dans la moelle osseuse, les CSH s'auto-renouvellent ou se transforment en cellules du sang – elles « se différencient » – en réponse à des signaux chimiques (hormones, cytokines, etc.). Ces processus sont fortement influencés par leur environnement, et en particulier au contact des autres cellules présentes dans la moelle osseuse. Or ces interactions sont difficiles à observer à l'intérieur d'un os en raison de son opacité.
Pour y parvenir, une équipe de l'Irig a fabriqué une puce microfluidique transparente dont les compartiments contiennent les différents types de cellules présents dans la moelle et y a injecté les CSH via des micro-canaux. Elle a pu observer que les CSH se déplacent, rendant « visite » aux cellules osseuses (ostéoblastes) notamment.
En zoomant sur la structure interne des CSH, les chercheurs constatent que le noyau des CSH non différenciées ou destinées à devenir des lymphocytes (voie lymphoïde) est entouré de façon homogène par les constituants du cytosquelette (microtubules). En revanche, le noyau des CSH destinées à devenir des macrophages ou des cellules dendritiques (voie myéloïde) est comme étranglé et fortement déformé. Les biologistes montrent alors que l'architecture intérieure des cellules dirige la différenciation des CSH (publication précédente).
Lorsque les CSH arrivent au contact des cellules de la moelle osseuse, il se produit un phénomène totalement inattendu : elles s'attachent aux cellules stromales, non seulement en se déformant mais en réorganisant totalement leur architecture intérieure. Le centre du réseau de microtubules (centrosome) vient se placer au point de contact. Comme si notre cerveau se déplaçait dans notre main quand nous touchons un objet d'intérêt !
Pour mieux comprendre ce nouveau mécanisme de « polarisation » des CSH sur les cellules osseuses, les chercheurs ont réalisé une nouvelle puce comprenant un réseau de micropuits (50 µm de diamètre) permettant le contact entre une cellule de moelle et une CSH uniques. La polarisation des CSH peut alors être observée sous différents angles.
Cette découverte, ainsi que le développement de « moelles osseuses sur puce » qui l'a permise, ouvrent de toutes nouvelles voies de recherche sur les maladies liées à des dysfonctionnements des cellules souches hématopoïétiques, et en particulier les leucémies. Les cellules souches leucémiques se polarisent-elles normalement au contact de la moelle ? Si ce n'est pas le cas, quel est l'impact de ce défaut sur la prolifération des cellules cancéreuses ? Les puces permettront d'analyser l'effet de nouveaux composés sur la migration, l'ancrage, la polarisation et la prolifération des cellules souches et des cellules tumorales et ainsi d'identifier de futurs médicaments.
A fait l'objet d'un communiqué de presse.
