Les cellules souches hématopoïétiques humaines (CSH) sont à l'origine des cellules sanguines d'un individu, elles en garantissent leur production tout au long de sa vie. Elles sont reconnues pour leur importance dans des applications médicales telles que la médecine régénérative, les thérapies cellulaires et géniques ainsi que les greffes de moelle osseuse. Cependant, les conditions particulières associées à leur manipulation ex vivo peuvent compromettre leurs propriétés fonctionnelles.
Les CSH adultes résident dans un microenvironnement spécifique caractérisé par des niveaux d'oxygène bas (hypoxie), qui joue un rôle dans le maintien des propriétés fonctionnelles des CSH. La culture ex vivo de cellules CD34+ humaines en hypoxie peut participer au maintien des CSH, donnant lieu à une faible production de espèces réactives de l'oxygène (ROS) à l'origine d'un stress oxydatif endommageant les cellules lorsqu'elles sont présentes en quantité excessive.
Plusieurs mécanismes cellulaires sont utilisés pour la détoxification des ROS générées à la fois par des signaux physiologiques et divers stress externes. Dans des travaux publiés précédemment, les chercheurs du laboratoire LSHL (iRCM) ont montré que le prétraitement avec des antioxydants protège les CSH des effets délétères des ROS liés à de faibles doses d'irradiation. En se basant sur ces résultats, ils ont émis l'hypothèse qu'un traitement antioxydant ex vivo des CSH avant les procédures de thérapie génique pourrait aider à maintenir leurs fonctions.
C'est dans ce cadre qu'ils ont exploré l'utilisation d'un composé antioxydant, le TEMPOL (4-hydroxy-2,2,6,6-tétraméthylpipéridin-1-oxyde), connu pour simuler l'action de l'enzyme superoxyde dismutase, enzyme clé de la détoxification des ROS.
Parmi les résultats obtenus dans la nouvelle étude publiée dans Stem Cells Translational Medicine, ils montrent que la progression du cycle cellulaire et le stress oxydatif sont des facteurs majeurs dans la perte de fonction des CSH ex vivo. Les CSH cultivées pendant deux jours présentent une augmentation du nombre de divisions cellulaires par rapport aux CSH non maintenues en culture. Le TEMPOL ralentit ce processus de division cellulaire, favorisant la quiescence et retardant l'activation mitochondriale des CSH. Il induit une activité antioxydante significative en réduisant le stress oxydatif subi par les CSH après deux jours de culture. Le prétraitement des CSH au TEMPOL améliore la génération in vitro de clones cellulaires et sauvegarde les capacités de reconstitution hématopoïétique in vivo (perdues pendant la culture sans prétraitement). Le TEMPOL exerce ses effets en inhibant en partie la voie de signalisation p38MAPK et en stimulant celle impliquant le facteur angiogénique VEGFα.
En explorant le rôle protecteur du TEMPOL contre le stress oxydatif, cette étude ouvre la voie à des applications potentielles sur la préservation des propriétés fonctionnelles des cellules souches dans le domaine des thérapies géniques et cellulaires.