Cette équipe de neurologues et de rhumatologues de l'Université de Pennsylvanie ouvre une toute nouvelle piste de traitement de la dystrophie musculaire ou myopathie de Duchenne : une protéine, Piezo1, est démontrée ici comme essentielle pour rassembler les cellules souches musculaires. Cependant, la protéine n'est présente qu'à des niveaux insuffisants chez les patients atteints de dystrophie musculaire de Duchenne. L’étude montre ainsi, in vivo et dans la revue Science Advances, que la réactivation de Piezo1 permet aux cellules souches musculaires de retrouver leur état normal et de réparer les muscles dystrophiques.
La dystrophie musculaire de Duchenne est une maladie génétique caractérisée par une dégradation progressive des muscles et donc un besoin constant de réparation. L'étude révèle que les souris modèles de dystrophie présentent des niveaux nettement inférieurs de Piezo1 dans leurs cellules souches musculaires. La réponse des cellules souches musculaires aux blessures est alors retardée voire inexistante.
Cette découverte du rôle de Piezo1 ouvre la voie à une thérapie au niveau moléculaire capable de ralentir voire même stopper la progression de la dystrophie musculaire. L’auteur principal, le Dr Foteini Mourkioti, professeur de Chirurgie orthopédique explique que « les cellules souches musculaires présentent toute une série d'extensions utilisées pour détecter leur environnement et répondre aux blessures et que toutes ces extensions sont contrôlées par la protéine Piezo1 ».
La protéine Piezo1, chef d’orchestre des cellules souches musculaires
La protéine Piezo1 a été dentifiée il y a une petite dizaine d’année, cependant sa fonction dans les muscles squelettiques restait mal connue. Si on sait que les cellules souches musculaires sont mobilisées par le corps pour réparer les dommages musculaires, on connait encore mal les mécanismes sous-jacents à la réparation musculaire. C’est en l’étudiant dans les cellules souches musculaires que les chercheurs de la Penn ont découvert son implication dans la formation des cellules musculaire et dans la coordination de leur réponse aux blessures ou lésions musculaires.
L’étude menée chez la souris révèle que :
- les cellules souches musculaires présentent des saillies ou extensions qu'elles utilisent pour communiquer entre elles et qui les font ressembler à des neurones (cellules nerveuses) ;
- les cellules souches musculaires existaient sous forme de 3 différentes catégories :
- les cellules réactives (ou actives),
- les cellules intermédiaires,
- les cellules sensorielles (qui sont les plus proches des cellules souches);
- Plus la cellule était active, moins elle est susceptible des présenter ces extensions, ainsi les cellules souches sensorielles présentent généralement plus de saillies ;
- en cas de blessure, les cellules souches musculaires donnent lieu à une réaction rapide principalement de leurs cellules réactives ; en cas de blessure importante, les cellules intermédiaires et, éventuellement, les cellules sensorielles participent également à la réparation des dommages et ajustent alors leur forme en conséquence. En d’autres termes,
« les cellules réactives constituent « une équipe de choc et Piezo1 agit comme le chef d'équipe».
En effet, sans un général compétent à sa tête, l'armée des cellules souches musculaires tombe en déroute, en particulier parce qu'elle est submergée par le volume de réponses nécessaires pour réparer les dommages infligés par la myopathie de Duchenne.
Une clé pour inverser la tendance ? Grâce au traitement avec une petite molécule connu sous le nom de Yoda1, les chercheurs parviennent à réouvrir les canaux de Piezo1 chez des animaux modèles de dystrophie musculaire. Les cellules souches musculaires reprennent alors une structure et une fonction normales, et la régénération musculaire est rétablie.
Si les traitements de la dystrophie musculaire de Duchenne progressent, les stratégies actuelles n’impliquent pas cellules souches musculaires. Se concentrer sur la réduction de l'épuisement des cellules souches musculaires et le maintien de leur capacité de régénération apparaît ici une piste prometteuse : la réactivation de Piezo1 pourrait ainsi être la clé, en soi ou en combinaison avec d'autres thérapies.
Source: Science Advances 18 March, 2022 DOI: 10.1126/sciadv.abn0485 Piezo1 regulates the regenerative capacity of skeletal muscles via orchestration of stem cell morphological states
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