La musculation en laboratoire
Cela représente un potentiel pour le traitement des patients souffrant de maladies musculaires - et pour ceux qui aimeraient manger de la viande, mais ne veulent pas tuer d'animaux.
Le professeur Ori Bar-Nur de l'ETH Zurich et son équipe cultivent des cellules musculaires en laboratoire. Dans le cas présent, il s'agit de cellules de souris, mais les chercheurs s'intéressent également aux cellules humaines et aux cellules de vache. Des applications prometteuses s'offrent à eux : le tissu musculaire humain cultivé en laboratoire pourrait être utilisé en chirurgie, tandis que les cellules souches musculaires humaines pourraient aider les personnes souffrant de maladies musculaires ; quant au tissu musculaire de vache cultivé en laboratoire, il pourrait révolutionner l'industrie de la viande en permettant la production de viande sans qu'il soit nécessaire d'abattre des animaux.
Les cellules souches et les fibres musculaires peuvent être cultivées en laboratoire à partir de cellules reprogrammées du tissu conjonctif (image de microscopie).
Foto: ETH Zürich / Bar-Nur Lab
Pour l'instant, les recherches de l'équipe de l'ETH se concentrent sur l'optimisation et la sécurisation de la production de cellules souches musculaires. Ils y sont parvenus grâce à une nouvelle approche.
Des cellules reprogrammées
Comme d'autres chercheurs dans ce domaine, les scientifiques de l'ETH Zurich utilisent un type de cellule différent, plus facile à cultiver, comme matériau de départ pour générer des cellules musculaires : les cellules du tissu conjonctif. À l'aide d'un cocktail de petites molécules et de protéines, ils "reprogramment" moléculairement ces cellules, les convertissant ainsi en cellules souches musculaires, qui se multiplient ensuite rapidement et produisent des fibres musculaires. "Cette approche nous a permis de produire de grandes quantités de cellules musculaires", explique Xhem Qabrati, doctorant dans le groupe de Bar-Nur et l'un des deux principaux coauteurs de cette étude. "Bien que les cellules musculaires puissent également être cultivées directement à partir de biopsies musculaires, les cellules ont tendance à perdre leur fonctionnalité après l'isolement, ce qui rend difficile la production de grandes quantités de cellules."
Un composant important du cocktail utilisé - et un catalyseur central de la transformation cellulaire - est la protéine MyoD. Il s'agit d'un facteur de transcription qui régule l'activité de certains gènes musculaires dans le noyau cellulaire. MyoD n'est normalement pas présente dans les cellules du tissu conjonctif. Avant que ces cellules ne se transforment en cellules musculaires, les scientifiques doivent les inciter à produire MyoD dans leur noyau pendant plusieurs jours.
Pas de génie génétique
Jusqu'à présent, les chercheurs ont eu recours au génie génétique pour ce processus : Ils ont utilisé des particules virales pour transporter le plan d'ADN de la protéine MyoD dans le noyau de la cellule. Là, les virus insèrent ces instructions de construction dans le génome, ce qui permet aux cellules de produire la protéine MyoD. Cette approche comporte toutefois un risque pour la sécurité : les scientifiques ne peuvent pas contrôler l'endroit exact du génome où les virus insèrent ces instructions. Il arrive que les virus s'intègrent au milieu d'un gène vital, l'endommageant, ou que ce processus d'insertion entraîne des changements susceptibles de déclencher la formation de cellules cancéreuses.
Cette fois, Bar-Nur et ses collègues ont utilisé une approche différente pour délivrer MyoD aux cellules du tissu conjonctif, inspirée des vaccins ARNm pour COVID-19 : au lieu d'utiliser des virus pour introduire le plan d'ADN du gène MyoD, ils ont introduit la transcription ARNm de ce gène dans les cellules. Comme le génome de la cellule reste inchangé, les conséquences négatives associées à de telles modifications sont évitées. L'ARNm permet toujours aux cellules du tissu conjonctif de produire la protéine MyoD, de sorte qu'avec les autres composants du cocktail optimisé par les chercheurs de l'ETH, elles peuvent se transformer en cellules souches et en fibres musculaires.
Les chercheurs ont récemment publié leur nouvelle approche dans la revue page externeNPJ Regenerative Medicinecall_made. Ils sont les premiers à reprogrammer des cellules du tissu conjonctif en cellules souches musculaires sans génie génétique.
Aide en cas de distrophie musculaire
Les cellules musculaires ainsi produites sont également parfaitement fonctionnelles, comme l'ont montré les chercheurs lors d'expériences menées sur des souris atteintes de la dystrophie musculaire de Duchenne. Chez l'homme, cette maladie héréditaire rare prive les malades d'une protéine nécessaire à la stabilité des muscles, ce qui entraîne une fonte musculaire et une paralysie progressives.
Les scientifiques de l'ETH Zurich ont injecté des cellules souches musculaires non défectueuses dans les muscles de souris atteintes de la dystrophie musculaire de Duchenne et porteuses de ce défaut. Ils ont pu montrer que les cellules souches saines forment des fibres musculaires réparées dans les muscles. "Une telle transplantation de cellules souches musculaires pourrait être particulièrement utile pour les patients atteints de la forme avancée de la dystrophie musculaire de Duchenne, qui sont déjà gravement touchés par l'atrophie musculaire", explique Inseon Kim, un autre doctorant du groupe Bar-Nur et l'un des principaux co-auteurs de l'étude. La méthode permet de produire de grandes quantités de cellules souches musculaires nécessaires à cet effet. De plus, le fait qu'elle se passe du génie génétique et des risques qui y sont associés la rend attrayante pour une éventuelle utilisation thérapeutique chez l'homme.
Production alternative de viande
Toutefois, les chercheurs doivent encore adapter leur approche aux cellules humaines, ce qui constitue leur prochaine étape. "En outre, nous souhaitons étudier s'il est également possible de convertir des cellules du tissu conjonctif en cellules musculaires directement dans le corps en injectant l'ARNm de MyoD et les autres composants du cocktail à des souris atteintes de maladies musculaires", explique Bar-Nur. Cette approche pourrait également aider un jour les patients humains.
Enfin, M. Bar-Nur et son équipe aimeraient intégrer leurs nouvelles découvertes dans leurs travaux en cours sur les cellules de vache, un autre axe de recherche du laboratoire. Ils espèrent que cette méthode contribuera aux efforts actuels de culture de cellules souches musculaires animales pour la production de viande cultivée, une méthode alternative de production de viande destinée à la consommation.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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