Les chercheurs des National Institutes of Health ont découvert un réseau spécifique de protéines qui est nécessaire pour restaurer l’audition chez le poisson zèbre grâce à la régénération cellulaire. L’étude, dirigée par des chercheurs de l’Institut national de recherche sur le génome humain (NHGRI), pourrait éclairer le développement de traitements pour la perte auditive chez l’homme. Les conclusions ont été publiées dans Génomique cellulaire.
Bien que la perte de cellules ciliées ne puisse pas être remplacée chez l’homme, de nombreux animaux, y compris le poisson zèbre, peuvent restaurer l’ouïe après une blessure grâce à la régénération des cellules ciliées. Les propriétés régénératrices des cellules ciliées du poisson zèbre ont incité les chercheurs à utiliser cet animal pour comprendre certaines propriétés fondamentales de la régénération.
La perte auditive affecte environ 37,5 millions d’Américains, et la plupart des cas proviennent de la perte de récepteurs auditifs appelés « cellules ciliées » dans l’oreille interne. Les poils qui sortent de ces cellules ciliées microscopiques bougent et se plient lorsque le son se propage dans nos oreilles, ce qui entraîne des signaux électriques envoyés à travers les nerfs et dans notre cerveau qui nous permettent de traiter le son.
Les humains et les poissons zèbres sont visuellement assez différents, mais au niveau génomique, ils partagent plus de 70 % de leurs gènes. Cette similitude génomique offre aux chercheurs la possibilité de comprendre la biologie de la régénération cellulaire chez le poisson zèbre avant de traduire les résultats chez l’homme.
Erin Jimenez, Ph.D., boursier postdoctoral dans le laboratoire de Shawn Burgess, Ph.D., chercheur principal dans la branche de génomique translationnelle et fonctionnelle de l’Institut national de recherche sur le génome humain (NHGRI), a dirigé l’étude en collaboration avec les chercheurs Ivan Ovcharenko , Ph.D., et Wei Song, Ph.D., au National Library of Medicine’s National Center for Biotechnology Information.
« Les humains et les autres mammifères naissent avec un nombre défini de cellules ciliées qui sont lentement perdues à cause du vieillissement et des traumatismes. Cependant, certains animaux, comme le poisson zèbre, peuvent régénérer les cellules ciliées et récupérer l’ouïe après une blessure », a déclaré Burgess. « Comment et pourquoi la régénération se produit chez ces animaux reste un mystère que de nombreux scientifiques aimeraient élucider. »
En utilisant une combinaison de techniques génomiques et d’apprentissage automatique basé sur le calcul, Jimenez et ses collaborateurs ont découvert que la régénération des cellules ciliées chez le poisson zèbre reposait sur un réseau de protéines capables d’activer et de désactiver des gènes, appelés facteurs de transcription. Pour identifier correctement les facteurs de transcription en jeu, les chercheurs ont d’abord dû examiner les séquences activatrices du génome du poisson zèbre.
Si les facteurs de transcription sont considérés comme les clés qui allument et éteignent une voiture, les séquences d’amélioration sont le commutateur d’allumage de la voiture. Les deux parties doivent interagir pour faire fonctionner une voiture, tout comme les facteurs de transcription doivent se lier à des séquences activatrices spécifiques pour exprimer un gène.
Les chercheurs ont utilisé de nouvelles techniques génomiques appelées séquençage d’ARN unicellulaire et dosage unicellulaire de la chromatine accessible à la transposase en utilisant le séquençage pour identifier les séquences activatrices et leurs facteurs de transcription correspondants qui jouent un rôle dans la régénération des cellules ciliées.
« Notre étude a identifié deux familles de facteurs de transcription qui travaillent ensemble pour activer la régénération des cellules ciliées chez le poisson zèbre, appelées facteurs de transcription Sox et Six », a déclaré Jimenez.
Premièrement, les facteurs de transcription Sox initient la réponse de régénération dans les cellules environnantes, appelées cellules de soutien. Ensuite, les facteurs de transcription Sox et Six coopèrent pour transformer ces cellules de soutien en cellules ciliées.
Lorsque les cellules ciliées meurent chez le poisson zèbre, les cellules de soutien voisines commencent à se répliquer. Ces cellules de soutien ressemblent aux cellules souches en raison de leur capacité à devenir d’autres types de cellules. Les chercheurs avaient identifié certains des facteurs qui convertissent les cellules de soutien en cellules ciliées, mais ce qui n’était pas compris, c’est comment et où les gènes codant pour ces facteurs s’activent et sont coordonnés avec d’autres facteurs inconnus.
« Nous avons identifié une combinaison unique de facteurs de transcription qui déclenchent la régénération chez le poisson zèbre. Plus tard, ce groupe de facteurs de transcription du poisson zèbre pourrait devenir une cible biologique pouvant conduire au développement d’une nouvelle thérapie pour traiter la perte auditive chez l’homme », a déclaré Jimenez. a dit.
Erin Jimenez et al, Un réseau de régulation des facteurs de transcription Sox et Six initient une transformation du destin cellulaire lors de la régénération auditive chez le poisson zèbre adulte, Génomique cellulaire (2022). DOI : 10.1016/j.xgen.2022.100170