CICATRISATION : Les minéraux, une clé encore négligée de la réparation
Cette recherche menée à l’Université A&M du Texas révèle et précise le rôle crucial des minéraux dans la régulation de l'expression des gènes impliqués dans le renouvellement, la restauration et la croissance des tissus lésés. Ces travaux, publiés dans la revue Science Advances, ouvrent la voie à de futures recherches portant sur les rôles spécifiques des différents minéraux, ainsi que la façon dont ils pourraient être assemblés ou combinés pour former la première thérapeutique minérale de cicatrisation des tissus endommagés.
Le principe pris en compte, au départ de la recherche, est que toutes les espèces, des bactéries aux humains, ont une capacité de régénération, pour la plupart de leurs tissus. Cette capacité de régénération est médiée par des processus moléculaires qui régulent l'expression de gènes spécifiques impliqués dans la croissance et la cicatrisation des tissus. Or certains minéraux jouent également un rôle crucial dans la régulation de l'expression de ces gènes, contrôlant le nombre de protéines qu'une cellule doit fabriquer, stimulant la régénération tissulaire et redéfinissant l'identité cellulaire.
Identifier le rôle de minéraux spécifiques dans ce processus de régénération
Les minéraux sont des éléments inorganiques qui jouent de nombreux rôles vitaux, travaillant de manière interactive avec des vitamines, des enzymes, des hormones et d'autres cofacteurs nutritifs pour réguler des milliers de fonctions biologiques du corps. Bien qu'il ait été démontré que plusieurs minéraux régulent l'expression des gènes et l'activité cellulaire, très peu de travaux se sont concentrés sur la compréhension des mécanismes moléculaires sous-jacents.
L'étude : L’équipe, dirigée par le Dr Akhilesh Gaharwar, professeur agrégé de génie biomédical et par le Dr Irtisha Singh, professeur de médecine moléculaire et cellulaire à la Texas A&M utilise ici une nouvelle classe de nanoparticules à base de minéraux pour spécialiser des cellules souches en cellules osseuses. Ces nanoparticules sont connues spécifiquement sous le nom de nanosilicates et, grâce à ces particules, l'équipe est parvenue à déterminer le rôle spécifique des minéraux dans la régulation des profils d'expression génique- de manière à diriger la différenciation des cellules souches.
Les nanosilicates sont des nanoparticules minérales en forme de disque de 20 à 30 nanomètres (nm) de diamètre et de 1 à 2 nm d'épaisseur. Ces nanoparticules sont hautement biocompatibles et sont facilement consommées par les cellules. Une fois à l'intérieur du corps cellulaire, elles se dissolvent lentement en minéraux individuels tels que le silicium, le magnésium et le lithium. Ainsi, les nanosilicates se dissocient en minéraux individuels à l'intérieur des cellules et activent un ensemble de gènes clés qui entraînent un flux d'informations dans les cellules, connu sous le nom de voies de signalisation. Ces voies de signalisation indiquent aux cellules les fonctions spécifiques à effectuer, telles que la conversion en un autre type de cellules ou le démarrage du processus de cicatrisation par la sécrétion de matrice extracellulaire aux cellules lésées.
Les matrices extracellulaires sont composées de différentes protéines, notamment des glycoprotéines et des protéoglycanes qui facilitent la cicatrisation et les fonctions des tissus.
Caractériser les gènes et les voies activées par les minéraux : la recherche, en combinant différentes techniques d'ingénierie biomédicale et de génomique, a pu identifier et caractériser les gènes clés de ce processus de réparation et les différentes voies de signalisation activées en fonction des minéraux. Ces travaux révèlent ainsi que :
- des minéraux comme le silicium, le magnésium et le lithium sont impliqués dans l'ossification endochondrale, un processus par lequel les cellules souches sont transformées en tissus mous et durs (cartilage et os).
C’est une première étape vers une compréhension de l'action des minéraux sur la régulation de l'activité cellulaire et une étape vers le développement de thérapies « minérales » pertinentes en cicatrisation et en médecine régénérative.
Source: Science Advances 27, April, 2022 DOI :10.1126/sciadv.abl9404 Dissociation of nanosilicates induces downstream endochondral differentiation gene expression program
Cette actualité a été publiée le 14/06/2022 par