Une nouvelle découverte de la faculté de médecine de l’Université de Virginie a mis en lumière la façon dont notre tube digestif, nos poumons et notre foie se forment, et cette découverte pourrait avoir des implications importantes pour notre compréhension du cancer.
Au cours du développement chez les mammifères, l’estomac, le côlon, les intestins, le pancréas, le foie, les poumons, l’œsophage, le pharynx (gorge) et la thyroïde se forment tous à partir de ce qu’on appelle un « tube intestinal primitif ». Mais les scientifiques ne savent pas exactement ce qui incite les cellules indiscernables du tube intestinal à se transformer ou à se « différencier » en divers organes. Comment, exactement, une cellule dans le tube intestinal sait-elle qu’elle devrait faire partie de nos poumons au lieu de faire partie de notre estomac ?
Chongzhi Zang, Ph.D., d’UVA, et ses collaborateurs ont trouvé des réponses, révélant comment le matériel génétique appelé chromatine interagit avec d’autres facteurs pour activer et désactiver les gènes afin de réaliser cette transformation essentielle.
« Le développement de l’intestin est un processus dynamique fascinant, à partir duquel nous pouvons apprendre comment le même génome peut créer de nombreux types de cellules différents dans différents organes », a déclaré Zang, du Center for Public Health Genomics et du UVA Cancer Center de l’UVA. « Nous savions que les gènes utilisés dans différents organes commenceraient à montrer des différences dans les premiers stades de développement, mais c’était la première fois que nous découvrions comment de telles différences étaient contrôlées par la chromatine au cours du processus de formation des organes. »
Comprendre le développement des organes
Zang et ses collègues, y compris des collaborateurs dirigés par Tae-Hee Kim, Ph.D., de l’Université de Toronto au Canada, ont utilisé une technologie génomique de pointe appelée « ATAC-seq à cellule unique » pour créer une « carte » détaillée de les modifications du motif de la chromatine qui se produisent à l’intérieur des cellules individuelles du tube intestinal lors de la formation des organes chez la souris. Ce faisant, ils ont comblé de nombreuses lacunes importantes dans notre compréhension du processus de développement des organes chez les mammifères.
L’équipe a découvert que la chromatine affiche une dynamique différente dans les cellules qui deviennent le foie, par exemple, que dans les cellules qui deviennent les poumons. La chromatine interagit avec ce qu’on appelle les « facteurs de transcription » dans un arrangement élégant qui entraîne les cellules pour les tâches importantes qu’elles sont destinées à occuper.
Plus tard dans le développement, ces interactions affineront davantage les organes émergents, permettant à l’intestin, par exemple, de se subdiviser en gros intestin et intestin grêle.
Il est important que ce processus complexe se déroule avec précision. Les chercheurs ont découvert que les erreurs peuvent avoir des conséquences désastreuses, perturbant, par exemple, le développement sain du pancréas et des intestins chez les souris de laboratoire. Les changements spectaculaires notés dans le pancréas comprenaient la formation de nombreuses grandes structures ressemblant à des kystes.
Les chercheurs notent que des erreurs de « destin cellulaire » se produisent dans les premiers stades du cancer du pancréas, entraînant des lésions précancéreuses. Ainsi, comprendre le processus de développement des organes et ce qui peut mal tourner pourrait offrir des informations importantes sur la formation de certaines tumeurs cancéreuses.
« Une meilleure compréhension du fonctionnement des gènes dans le génome au cours du développement des organes peut nous donner un aperçu des mécanismes sous-jacents à l’initiation de nombreux types de cancer », a déclaré Zang. « Nous utilisons des technologies de pointe pour résoudre ces problèmes complexes et pensons que ces découvertes fondamentales, une étape à la fois, finiront par inspirer de nouveaux développements thérapeutiques et bénéficieront aux patients atteints de cancer à l’avenir. »
Les chercheurs ont publié leurs découvertes dans Communication Nature.
Ryan J. Smith et al, Le profilage de la chromatine unicellulaire du tube intestinal primitif révèle la dynamique de régulation sous-jacente aux décisions de destin de la lignée, Communication Nature (2022). DOI : 10.1038/s41467-022-30624-w