Peu d’informations sont disponibles sur comment les cellules souches acquièrent leurs propriétés spéciales. Une équipe de l’Institut Pasteur vient de décrire une voie de signalisation (Notch / COLV / CALCR) qui propose une nouvelle vision sur la façon dont les cellules souches musculaires sont conservées dans leur microenvironnement local (ou niche).
Les cellules souches jouent un rôle critique pendant la croissance, la régénération et le vieillissement. Bien qu’elles possèdent des caractéristiques spéciales qui leur permettent de s’auto-renouveler et de donner naissance à des cellules filles différenciées, la manière dont les signaux extrinsèques et intrinsèques interagissent pour conférer ces propriétés spéciales aux cellules souches reste largement inexplorée. Le microenvironnement local (niche) est un régulateur essentiel du comportement des cellules souches et il peut être de nature cellulaire et non cellulaire.
Examiner le microenvironnement local pour comprendre la biologie des cellules souches
C’est également le cas pour les muscles squelettiques où la population de cellules souches est quiescente (ne produisant pas de cellules filles) pendant de longues périodes. Ces cellules sont ensuite incitées à se diviser suite à une blessure pour régénérer les fibres musculaires endommagées. Pour mieux comprendre la biologie des cellules souches et maximiser leur potentiel pour la médecine régénérative, il est crucial de définir la composition de la niche et la nature de ses interactions avec les cellules souches.
Auparavant, le groupe a montré que la voie de signalisation Notch agit comme un puissant régulateur de la quiescence des cellules souches musculaires où la perturbation de cette voie entraîne une déplétion des cellules souches musculaires. Les collagènes sont présents sous une variété de formes et ils constituent des composants clés de la matrice extracellulaire. Dans la présente étude, le groupe a identifié un type de collagène (collagène de type V, COLV) qui est produit par les cellules souches musculaires elles-mêmes et qui est essentiel au maintien de la quiescence des cellules souches musculaires. COLV à son tour est contrôlée par l’activité Notch.
Une protéine sécrétée par les cellules souches impliquée dans le maintien de la population
Alors, comment le COLV maintient-il le pool de cellules souches? Après beaucoup d’exploration, le chemin a conduit au récepteur couplé à la protéine G, CALCR (récepteur de la calcitonine), un autre régulateur de la quiescence des cellules souches musculaires identifié précédemment. Cependant, calcitonine qui est le ligand naturel pour CALCR est produit par la parathyroïde, et il circule dans le corps. Cela signifie-t-il que les cellules souches musculaires réparties dans différentes masses musculaires dans tout le corps sont maintenues par une hormone circulante ? Les chercheurs ont abordé cette énigme en montrant que COLV agit comme un ligand local pour CALCR, remettant ainsi en question le rôle de la calcitonine en circulation dans le maintien de la population de cellules souches musculaires.
En résumé, la voie de signalisation Notch / COLV / CALCR décrite dans cette étude propose une nouvelle vision sur la façon dont les cellules souches sont maintenues dans leur niche. Une protéine de la matrice extracellulaire sécrétée par les cellules souches joue le rôle inhabituel d’agir comme une molécule de signalisation pour empêcher la déplétion de la population de cellules souches. Étant donné que les cellules souches neurales et intestinales, et peut-être d’autres cellules souches, sont maintenues par la signalisation Notch, il est possible que ce modèle soit largement applicable aux cellules souches situées dans d’autres tissus et organes.
Source
Reciprocal signalling by Notch–Collagen V–CALCR retains muscle stem cells in their niche, Nature, 23 mai 2018.
Meryem B. Baghdadi, David Castel, Léo Machado, So-ichiro Fukada, David E. Birk, Frederic Relaix, Shahragim Tajbakhsh & Philippos Mourikis
1. Department of Developmental & Stem Cell Biology, Institut Pasteur, Paris, France.
2. CNRS UMR 3738, Institut Pasteur, Paris, France.
3. Sorbonne Universités, UPMC, University of Paris 06, Paris, France.
4. UMR8203, CNRS, Gustave Roussy, Université Paris-Sud, Université Paris-Saclay, Villejuif, France.
5. Département de Cancérologie de l’Enfant et de l’Adolescent, Gustave Roussy, Université Paris-Sud, Université Paris-Saclay, Villejuif, France.
6. INSERM IMRB U955-E10, UPEC, ENVA, EFS, Créteil, France.
7. Laboratory of Molecular and Cellular Physiology, Graduate School of Pharmaceutical Sciences, Osaka University, Osaka, Japan.
8. Department of Molecular Pharmacology & Physiology, University of South Florida Morsani College of Medicine, Tampa, FL, USA.
De la biologie moléculaire aux cellules souches
