L’acide hyaluronique renforce l’action des cellules souches
Les cellules souches mésenchymateuses (CSM) sont capables de se reproduire et de se différentier en nombre de cellules de types différents. De telles cellules sont très utiles à la médecine régénérative, il est donc important d’améliorer leur administration et leur ciblage. On a pu démontrer leur efficacité thérapeutique dans le traitement de diverses affections comme des maladies cardio-vasculaires et des maladies dégénératives des tendons, des poumons, du foie et des muscles. Leur pouvoir régénératif est principalement dû à leur faculté de se diriger vers le site de l’inflammation et d’y inciter les cellules endogènes à se reproduire.
Des chercheurs américains, britanniques et italiens travaillant principalement dans des laboratoires de l’University of Houston, Houston, USA ont mis au point une méthode nouvelle pour surexprimer la protéine CD 44, récepteur de l’acide hyaluronique (AH), sur les membranes de cellules souches mésenchymateuses. Ceci augmente leur attirance vers un site en proie à une inflammation sans affecter leurs autres propriétés.
Les cellules souches mésenchymateuses (CSM) sont des cellules souches multipotentes (ce qui signifie qu’elles peuvent produire plus d’un type de cellules spécialisées du corps, mais pas tous les types) que l’on trouve dans la moelle osseuse et qui sont importantes pour produire et réparer les tissus squelettiques tels que le cartilage, les os et les graisses. Elles sont l’un des espoirs de la thérapie cellulaire qui a pour but la guérison de plusieurs maladies par injection de cellules.
Les cellules endogènes d’un tissu cellulaire sont celles situées à l’intérieur de celui-ci.
Pour que la thérapie cellulaire réussisse, il faut que les cellules parviennent bien à leur cible et qu’elles se greffent sur l’organe enflammé.
Les CSM seules présentent une persistance minimale après leur injection et se montrent peu efficaces à atteindre des tissus malades ou enflammés.
Plusieurs études ont cherché à augmenter le ciblage des CSM, certaines utilisent des modifications génétiques ou enzymatiques des CSM, d’autres des anticorps attachés à leur surface. Toutes ces méthodes sont compliquées et peu efficaces. Au contraire du procédé des chercheurs de Houston qui est résumé sur la figure suivante
Fig.1. Schéma résumant la méthode et ses résultats
La préparation de plaques de culture cellulaire
Des plaques de culture de tissus cellulaires (PCT) sont tout d’abord enduites de solutions d’acide hyaluronique (AH) de différentes concentrations (allant de 0,01mg/ml à 1mg/ml).
On le trouve dans les tissus extra-cellulaires où il joue un rôle de soutien.Crédit Wikipedia Common.
La figure suivante montre des plaques de culture de tissus cellulaires qu’on a recouvertes d’acide hyaluronique à une concentration de 1mg/ml.
Fig.2. Détails de la surface de PCT enduites d’acide hyaluronique
A) Microphotographie de la surface après coloration en bleu alcian montrant le caractère fibreux du dépôt d’AH .
B) Le même après deux lavages successifs.
C) Le même après 4 lavages.
D) Image au microscope à force atomique montrant l’épaisseur de la multicouche d’AH adsorbée sur la plaque de culture.
Adapté de Hyaluronic acid coatings as a simple and efficient approach to improve MSC homing toward the site of inflammation,
Bruna Corradetti, Francesca Taraballi, Jonathan O. Martinez, Silvia Minardi, Nupur Basu, Guillermo Bauza, Michael Evangelopoulos, Sebastian Powell, Claudia Corbo & Ennio Tasciotti, SCIENTIFIC REPORTS | 11 August 2017
Creative Commons Attribution 4.0
L’effet de l’acide hyaluronique sur les CSM
Les plaques PCT enduites d’acide hyaluronique sont ensuite ensemencées avec des CSM obtenues à partir de moelle osseuse de souris. Les membranes de CSM surexpriment alors la protéine CD44. La figure 3 montre un test in vitro de l’expression des CD44 par les CSM cultivées sur des plaques de diverses concentrations en AH.
Fig.3. Effets de dilutions (0,2-1 mg/ml) d’AH sur l’expression des CD44
A) Teinture immunofluorescente de CSM où les CD44 sont en rouge. la barre d’échelle vaut 50 µm.
B) Mesure de l’intensité moyenne de fluorescence des CD44 pour des CSM cultivées sur AH (AH 1, AH 0,5 et AH 0,2) et des cellules de contrôle non traitées (CTRL). On voit que les CSM exposées à l’AH à des concentrations de 1 mg/l et 0,5 mg/l ont plus de CD44 que les non traitées.
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Un test de migration in vitro a montré que la surexpression de CD44 entraîne une augmentation du ciblage, tendance à se diriger vers une zone enflammée. Cela améliore l’effet thérapeutique des CSM.
Un test in vivo a été pratiqué sur des souris : on déclenche une inflammation de l’oreille par une injection in situ de lipopolysaccharide (LPS) ; une injection dans la circulation sanguine de la souris de CSM traitées à l’acide hyaluronique calme en 24H l’inflammation, démontrant la migration d’un site distant de l’inflammation vers celle-ci (Fig.1).
La figure ci-dessous montre des tissus histologiques d’oreille de souris montrant la réduction d’inflammation à la suite d’une injection de CSM traitées à l’AH.
Fig.4. Réduction de l’inflammation par l’injection de CSM traitées à l’AH.
En haut, tissu d’oreille enflammée (à gauche) et saine (à droite).
En bas, tissus d’oreilles enflammées après injection de CSM non traitées (à gauche) et traitées à l’AH (à droite).
La barre d’échelle vaut 10 µm.
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L’interaction CD44-AH est impliquée dans la migration des CSM vers les tissus endommagés. D’où l’idée de trouver une méthode simple pour exploiter cette interaction et induire une surexpression du récepteur hyaluronien (CD44) sur la membrane des CSM, ce qui entraîne une augmentation de leur potentiel migratoire et donc de leur potentiel thérapeutique. Ceci a été vérifié in vitro et in vivo.
Ces résultats permettent d’ouvrir une nouvelle voie à la thérapeutique cellulaire chez l’homme.
Pour en savoir plus :
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