Pour la première fois, des chercheurs du MIT ont réalisé une étude à grande échelle et à haute résolution des cellules du lait maternel, leur permettant de suivre l’évolution de ces cellules au fil du temps chez les mères allaitantes.
En analysant le lait maternel humain produit entre trois jours et près de deux ans après l’accouchement, les chercheurs ont pu identifier une variété de changements dans l’expression des gènes dans les cellules de la glande mammaire. Certains de ces changements étaient liés à des facteurs tels que les niveaux d’hormones, la maladie de la mère ou du bébé, la mère commençant le contrôle des naissances et le bébé commençant la garderie.
« Nous avons pu adopter cette vision très longue de la lactation que d’autres études n’ont pas vraiment faite, et nous avons montré que le lait change tout au long de la lactation, même après des années de production de lait », explique Brittany Goods, ancienne MIT. postdoc qui est maintenant professeur adjoint d’ingénierie au Dartmouth College et l’un des principaux auteurs de l’étude.
Les chercheurs espèrent que leurs découvertes jetteront les bases d’études plus approfondies sur l’évolution du lait maternel au fil du temps. De telles études pourraient éventuellement déboucher sur de nouvelles façons d’augmenter la production de lait des mères ou d’améliorer la composition des préparations pour nourrissons.
Bonnie Berger, professeur Simons de mathématiques au MIT et chef du groupe de calcul et de biologie au Laboratoire d’informatique et d’intelligence artificielle (CSAIL), est l’un des auteurs principaux de l’étude, tout comme Alex Shalek, professeur agrégé de chimie au MIT. et membre de l’Institute for Medical Engineering and Science (IMES); l’Institut Koch pour la recherche intégrative sur le cancer; l’Institut Ragon du MGH, du MIT et de Harvard ; et le Broad Institute de Harvard et du MIT.
Étudiante diplômée du MIT, Sarah Nyquist est l’auteur principal de l’article, qui paraît cette semaine dans le Actes de l’Académie nationale des sciences.
Changements cellulaires
Les glandes mammaires humaines peuvent produire plus d’un litre de lait par jour, pendant des mois ou des années après l’accouchement. Étudier comment les cellules de la glande mammaire accomplissent cet exploit a été difficile chez l’homme parce que le tissu lui-même ne peut pas être biopsié ou autrement accessible pendant la lactation. Cependant, des études récentes ont montré que le lait maternel contient de nombreuses cellules de la glande mammaire, offrant un moyen non invasif d’étudier ces cellules.
Pour cette étude, l’équipe du MIT a recueilli des échantillons de lait maternel de 15 mères allaitantes. Chaque donneur a fourni des échantillons à plusieurs moments, allant de trois à 632 jours après l’accouchement. Les chercheurs ont également recueilli des informations sur les changements de santé et de mode de vie qui se sont produits tout au long de la période de lactation.
Les chercheurs ont isolé plus de 48 000 cellules de 50 échantillons et les ont analysées à l’aide du séquençage d’ARN unicellulaire, une technologie qui peut déterminer quels gènes sont exprimés dans une cellule à un moment donné. Cette analyse a révélé 10 types de cellules : une population de fibroblastes, deux types de cellules épithéliales et sept types de cellules immunitaires.
Plus de la moitié des cellules immunitaires qu’ils ont trouvées étaient des macrophages. Ces cellules semblent exprimer des gènes qui aident à rendre la glande mammaire plus tolérante aux protéines du lait qu’elles produisent, de sorte qu’elles ne déclenchent pas de réponse immunitaire. Les chercheurs ont également trouvé des populations de lymphocytes B, de lymphocytes T et d’autres cellules immunitaires, mais leur nombre était trop petit pour effectuer des études approfondies de leurs fonctions.
De loin, les cellules les plus abondantes qu’ils ont trouvées étaient les lactocytes, qui sont un type de cellule épithéliale. Ces cellules exprimaient de nombreux gènes pour les protéines présentes dans le lait maternel, telles que la lactalbumine, ainsi que les transporteurs nécessaires à la sécrétion des protéines du lait, des micronutriments, des graisses et d’autres composants du lait maternel.
Parmi les lactocytes, les chercheurs ont identifié un groupe de cellules qui semble être le principal producteur de lait et un autre qui joue davantage un rôle structurel dans la glande mammaire. Chacun de ces types de cellules pourrait être divisé en d’autres sous-types, qui, selon l’hypothèse des chercheurs, pourraient être spécialisés pour des rôles particuliers.
Au fil du temps, les chercheurs ont constaté que la proportion de lactocytes impliqués dans la production de lait diminuait, tandis que la proportion impliquée dans le soutien structurel augmentait. Dans le même temps, les gènes impliqués dans la réponse à l’hormone prolactine sont devenus plus actifs dans les lactocytes producteurs de lait mais ont chuté dans les lactocytes structuraux. Les chercheurs émettent l’hypothèse que ces changements pourraient être liés à l’évolution des besoins nutritionnels des nourrissons à mesure qu’ils grandissent.
« Cette étude, ainsi que d’autres études qui existent, ouvre la voie à la cartographie et à une meilleure compréhension de certaines des voies que ces cellules utilisent pour accomplir l’énorme quantité de travail qu’elles effectuent », a déclaré Goods.
Composition du lait
Les chercheurs ont également trouvé des liens entre la composition des cellules dans le lait maternel et des événements tels que les bébés qui commencent à aller à la garderie, le lait maternisé ou la mère qui commence à utiliser un contraceptif hormonal.
« Il y a clairement des changements dans la composition du lait maternel qui sont liés à ces changements de mode de vie et de santé, tels que les maladies infantiles ou la contraception hormonale maternelle », déclare Nyquist. « Ces changements dans la lactation n’ont pas nécessairement un impact positif ou négatif sur la santé de quiconque, mais ils se produisent et peuvent nous permettre de mieux comprendre comment les cellules épithéliales mammaires produisent du lait et les types de composants qu’elles peuvent produire. »
Les chercheurs espèrent maintenant mener des études plus vastes qui pourraient les aider à trouver des liens plus forts entre les facteurs environnementaux et la composition du lait, et également en savoir plus sur la façon dont le lait change naturellement au fil du temps. Cela pourrait éventuellement aider les scientifiques à concevoir de meilleures préparations pour nourrissons ou à créer des formules adaptées aux différents stades de la petite enfance. Les chercheurs espèrent également trouver des moyens d’aider les mères allaitantes à augmenter leur production de lait ou à la ralentir lors du sevrage des bébés.
D’autres études de suivi peuvent explorer comment le pompage affecte la composition du lait et la santé des seins, ou comment prévenir des conditions telles que la mammite.
« En construisant cette compréhension très haute résolution de la diversité lactationnelle au fil du temps, cela nous donne non seulement un moyen de comprendre la lactation, mais cela nous donne également un ensemble de données et d’outils pour pouvoir concevoir de meilleures solutions pour améliorer la qualité de vie. des mères, en particulier lorsqu’elles allaitent », explique Goods.
Sarah K. Nyquist et al, Diversité cellulaire et transcriptionnelle au cours de la lactation humaine, Actes de l’Académie nationale des sciences (2022). DOI : 10.1073/pnas.2121720119
Cette histoire est republiée avec l’aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l’actualité de la recherche, de l’innovation et de l’enseignement au MIT.