CRISE CARDIAQUE : La réparation par cellules souches qui élimine tout risque d’arythmie

Créer des cellules cardiaques thérapeutiques « secures »

L’auteur principal, le Dr Silvia Marchiano, chercheur à l'UW Medicine Institute for Stem Cell and Regenerative Medicine résume ces travaux : « Notre objectif est de créer des cellules contractiles fonctionnelles qui n'essaieront pas de suivre leur propre rythme. Et nous avons trouvé ce que nous devons faire pour rendre ces cellules sûres ».

Pour créer leurs cellules cardiaques thérapeutiques, les chercheurs utilisent des cellules souches pluripotentes-des cellules qui peuvent devenir n'importe quel type de cellule dans le corps. Dans le cœur mature, le rythme cardiaque est régulé par des cellules spécialisées appelées cellules du stimulateur cardiaque (ou cellules ou cellules du nœud sinusal). Ces cellules génèrent des signaux électriques à intervalles réguliers qui induisent la contraction des autres cellules cardiaques. Dans les cellules du stimulateur cardiaque, la tension effectue des allers-retours de négatif (hyperpolarisé) à positif (dépolarisé). « C’est un peu comme un métronome avec des ions positifs entrant et sortant de la cellule à travers ces canaux ».

La vitesse à laquelle ce cycle de repolarisation et de dépolarisation se produit détermine la fréquence cardiaque.

Dans les cœurs embryonnaires précoces, cependant, ce système, dans lequel relativement peu de cellules sont devenues des cellules de stimulateur cardiaque spécialisées tandis que les autres sont devenues des cellules contractiles quiescentes, n’est pas développé. Toutes les cellules sont des stimulateurs cardiaques. Ainsi, les scientifiques ont fait l’hypothèse que les cellules souches greffées se comporteraient comme des cellules embryonnaires précoces générant de manière chaotique des signaux et provoquant des rythmes cardiaques dangereux.

Pour déterminer les causes de ce comportement erratique, les chercheurs ont utilisé une technique appelée séquençage d'ARN pour découvrir quels canaux ioniques étaient fabriqués aux différents stades de maturation des cellules. Le séquençage a révélé que certains types de canaux ioniques apparaissent tôt dans le développement puis disparaissent à mesure que la cellule mûrit tandis que d'autres types de canaux ioniques apparaissent plus tard dans le développement. Afin d’identifier les canaux ioniques coupables et déclenchant l'arythmie, les scientifiques ont utilisé l'édition du génome basée sur CRISPR pour éliminer systématiquement les gènes dépolarisants ou pour activer les gènes repolarisants. Cet exercice décrit comme hypercomplexe n'a pas permis d’identifier les gènes responsables de rythmes cardiaques rapides. L’analyse encore plus complexes de combinaisons génétiques n'a pas non plus, apporté de résultats probants.

Des cellules nommées MEDUSA : alors les scientifiques ont créé une lignée de cellules souches dans laquelle trois gènes dépolarisants ont été éliminés et un gène repolarisant a été activé. Les cellules musculaires cardiaques générées à partir de ces cellules souches étaient électriquement au repos, comme le muscle cardiaque adulte, mais elles se contractaient lorsqu'elles recevaient un signal électrique pour imiter un stimulateur cardiaque naturel. Les chercheurs ont nommé ces cellules « MEDUSA », pour

modifying electrophysiological DNA to understand and suppress arrhythmias.

Les cardiomyocytes MEDUSA se greffent dans le cœur, mûrissent en cellules adultes, s'intègrent électriquement dans le muscle cardiaque et battent en synchronisation avec la stimulation naturelle, le tout sans générer de rythme cardiaque dangereux.

Cette condition sine qua non pour la régénération du cœur à partir de cellules souches est donc bien remplie. Si des tests supplémentaires devront être effectués avec ces cellules modifiées, un grand obstacle à la régénération du cœur humain à partir de cellules souches, vient d’être surmonté.