MicroRNA Profiling of Human Primary Trabecular Meshwork Cell, Trabecular Meshwork Progenitor Cell Spheres and Their Differentiated Cells

À l'intérieur de l'œil, un tissu minuscule mais vital appelé trabéculum agit comme un filtre de drainage, permettant au liquide de s'échapper et maintenant la pression à un niveau sûr. Lorsque les cellules qui composent ce filtre meurent ou cessent de fonctionner, le liquide s'accumule, la pression augmente et le nerf optique peut être endommagé, entraînant une affection connue sous le nom de glaucome primitf à angle ouvert. Cette maladie est la principale cause de cécité irréversible dans le monde. Pendant des années, les scientifiques savaient que l'œil contient une petite réserve de cellules immatures, ou progénitrices, qui pourraient théoriquement remplacer les cellules du filtre perdues et restaurer la fonction. Cependant, la raison pour laquelle ces équipes de réparation naturelles ne parviennent pas à sauver l'œil dans le cas du glaucome est restée un mystère. La question n'est pas seulement de savoir si ces cellules existent, mais comment elles sont contrôlées, quels signaux leur disent de rester jeunes, et quelles forces pourraient les pousser à changer ou à cesser de fonctionner lorsque l'œil est soumis à un stress.

Pour résoudre ce casse-tête, des chercheurs de l'Université de Liverpool et de l'Université d'Ulster ont porté leur attention sur un type spécifique d'instruction génétique connu sous le nom de micro-ARN. Ce sont de minuscules molécules qui ne construisent pas de protéines elles-mêmes, mais agissent plutôt comme des interrupteurs, activant ou désactivant d'autres gènes pour contrôler le comportement d'une cellule. L'équipe voulait cartographier l'ensemble unique de ces interrupteurs qui définissent l'identité des cellules de réparation de l'œil par rapport aux cellules matures et fonctionnelles du filtre de drainage. Ils ont collecté du tissu provenant des yeux de trois donneurs humains, dont les âges variaient de 21 à 85 ans. À partir de ce tissu, ils ont isolé les cellules de drainage matures et ont également réussi à extraire les cellules progénitrices immatures, en les faisant croître en petits amas flottants qui ressemblent à l'état naturel des cellules. Ils ont ensuite laissé certains de ces amas mûrir en cellules différenciées, créant ainsi trois groupes distincts à comparer : les cellules matures d'origine, les amas de progéniteurs immatures et les cellules nouvellement matures.

En utilisant une technologie de séquençage avancée, les chercheurs ont lu les instructions génétiques présentes dans chaque groupe pour voir quels interrupteurs de micro-ARN étaient actifs. Ils ont découvert que les amas de progéniteurs immatures possédaient une signature génétique très distincte, assez différente des cellules matures. Cette signature comprenait dix-huit micro-ARN spécifiques qui étaient systématiquement actifs ou inactifs à travers les différents donneurs. Lorsque l'équipe a examiné les processus biologiques que ces dix-huit interrupteurs contrôlaient, un tableau clair est apparu. Ils étaient fortement impliqués dans le maintien des cellules dans un état flexible, de type cellule souche, la gestion des matériaux de construction de l'environnement cellulaire et la réponse à un signal chimique spécifique appelé TGF-bêta. Ce produit chimique est connu pour être élevé dans les yeux des personnes atteintes de glaucome et est un moteur clé de la maladie.

Les chercheurs ont ensuite recoupé leurs résultats avec des données antérieures sur la façon dont les cellules de drainage de l'œil réagissent lorsqu'elles sont exposées à des niveaux élevés de ce produit chimique TGF-bêta. Ils ont découvert un conflit frappant. Huit des micro-ARN qui étaient actifs dans les cellules de réparation saines et immatures ont changé dans la direction opposée lorsque les cellules matures ont été exposées au produit chimique pathogène. Par exemple, un micro-ARN qui aidait à maintenir le potentiel des cellules de réparation a été supprimé en présence du produit chimique, tandis que d'autres qui maintenaient habituellement les cellules sous contrôle ont été augmentés. Cela suggère que le signal chimique même qui augmente dans le glaucome travaille activement contre le mécanisme de réparation naturel de l'œil, neutralisant efficacement les instructions qui permettraient aux cellules progénitrices de remplacer le tissu perdu.

Pour s'assurer que ces résultats n'étaient pas un coup de chance d'une seule méthode de test, l'équipe a répété les mesures en utilisant une autre technologie hautement précise appelée NanoString, qui compte directement les molécules sans amplification. Les résultats concordaient parfaitement, confirmant que les dix-huit micro-ARN forment une signature fiable des cellules de réparation de l'œil. L'équipe a également cartographié les gènes que ces micro-ARN contrôlaient probablement. Ils ont découvert que ces interrupteurs ciblaient des gènes clés impliqués dans la division cellulaire et la réception des signaux chimiques, y compris des gènes qui aident la cellule à décider si elle reste jeune ou si elle se spécialise. L'une des cibles les plus importantes était un gène qui aide la cellule à recevoir le signal TGF-bêta ; ce gène était diminué dans les cellules de réparation, suggérant que les cellules sont naturellement réglées pour être moins sensibles aux signaux de stress qui pilotent le glaucome.

L'étude ne prétend pas avoir guéri le glaucome ni avoir prouvé que ces cellules peuvent être facilement réactivées chez un patient. Au contraire, elle fournit une carte moléculaire précise de la manière dont les cellules de réparation de l'œil sont actuellement régulées et comment cette régulation est perturbée par l'environnement de la maladie. Les auteurs suggèrent que cette compréhension détaillée des interrupteurs génétiques offre un nouvel ensemble de cibles potentielles pour de futures thérapies. En développant des médicaments capables de mimer ou de bloquer ces micro-ARN spécifiques, il pourrait un jour être possible de protéger les cellules de réparation résidentes de l'œil contre les effets néfastes de la pression élevée et du stress chimique, ou de les inciter à remplacer les cellules du filtre perdues. Pour l'instant, ce travail constitue une définition claire de l'identité génétique de ces cellules insaisissables et une démonstration de la façon dont l'environnement de la maladie s'oppose activement aux propres tentatives de réparation du corps.