Pour agir comme une barrière robuste contre les agents pathogènes tout en absorbant les nutriments nécessaires, la muqueuse intestinale doit se régénérer quotidiennement pour rester à la hauteur de la tâche. Les cellules souches résidentes de l’intestin sont chargées de répondre à ce besoin de réparation et de reconstitution constantes, mais chaque cellule souche est confrontée à des décisions qui dépendent des conditions générales de l’intestin et des besoins du moment. De mauvaises décisions et une mauvaise coordination pourraient entraîner des maladies intestinales ou un cancer.
Une nouvelle étude suggère que les cellules souches sont capables d’intégrer des signaux de leur environnement et de coordonner leur comportement à travers le tissu grâce à des réseaux de vascularisation dans leur voisinage immédiat.
Les scientifiques de Rockefeller ont découvert que les capillaires lymphatiques – de fins vaisseaux qui transportent les cellules immunitaires et drainent les fluides des tissus – représentent un centre de signalisation qui communique avec les cellules souches pour réguler leur activité. Grâce au guidage moléculaire des lymphatiques, les cellules souches produisent des cellules filles pour repeupler la muqueuse intestinale ou s’auto-renouveler pour reconstituer la réserve de cellules souches.
Les résultats, publiés dans la revue Cellule Cellule Souches, fournissent de nouvelles informations sur les composants intestinaux primaires dont la communication perturbée peut contribuer aux troubles intestinaux, tels que les maladies inflammatoires de l’intestin. « La clé du traitement de ces maladies sera de déterminer qui parle à qui dans cet écosystème et comment nous pouvons réinitialiser les réseaux de communication », explique Rachel Niec, chercheuse clinicienne au laboratoire d’Elaine Fuchs.
Communications dans la crypte
Les cellules souches intestinales résident dans ce que l’on appelle des cryptes, situées à la base d’indentations densément tassées dans la muqueuse intestinale. Les cellules souches peuvent se renouveler et rester dans la crypte, ou se différencier en cellules spécialisées, qui migrent ensuite hors de la crypte pour reconstituer la muqueuse intestinale. « Pour comprendre comment les cellules souches équilibrent l’auto-renouvellement avec la différenciation, nous avions besoin d’une image plus complète des niches de crypte », explique Marina Schernthanner, étudiante diplômée du laboratoire Fuchs.
Pour zoomer sur la crypte, l’équipe a utilisé une suite de techniques, y compris la transcriptomique unicellulaire et spatiale, qui leur a permis d’identifier des types de cellules à des endroits spécifiques et d’étudier leurs molécules de signalisation. Les résultats ont montré que les capillaires lymphatiques, qui forment une connexion intime avec les cellules souches de la crypte, produisent un certain nombre de protéines connues pour être importantes pour le fonctionnement des cellules souches.
Une protéine auparavant sous-estimée, REELIN, est apparue comme un candidat de choix pour la médiation des communications entre les lymphatiques et les cellules souches. En manipulant la quantité de REELIN dans des cultures d’organoïdes intestinaux cultivées en laboratoire dans certaines expériences et en la supprimant génétiquement chez des souris dans d’autres, les chercheurs ont découvert que REELIN régit directement le comportement régénérateur des cellules souches intestinales.
L’implication du système lymphatique dans le fonctionnement des cellules souches est un concept relativement nouveau. Une précédente étude de l’équipe Fuchs a révélé que les lymphatiques sont également étroitement impliqués avec les cellules souches de la peau et jouent un rôle clé dans la régénération des cheveux. Là, cependant, ce sont les cellules souches du follicule pileux qui signalent aux capillaires lymphatiques. En contrôlant leurs interactions avec les lymphatiques, les cellules souches synchronisent la régénération des cheveux à travers le tissu. « Cela suggère que les lymphatiques peuvent être une caractéristique conservée des niches de cellules souches, mais leur relation avec les cellules souches est probablement adaptée aux besoins de chaque tissu », déclare Niec.
Rachel E. Niec et al, les lymphatiques agissent comme un hub de signalisation pour réguler l’activité des cellules souches intestinales, Cellule Cellule Souches (2022). DOI : 10.1016/j.stem.2022.05.007