Une nouvelle étude dirigée par King, publiée dans le Actes de l’Académie nationale des sciences, a découvert qu’un seul facteur (un gène codant pour une protéine connu sous le nom de Sox8) peut faire en sorte que les cellules non auriculaires adoptent le caractère de l’oreille pendant le développement de l’embryon. Les résultats démontrent non seulement comment les décisions du destin cellulaire sont régulées dans l’embryon, mais peuvent également éclairer les stratégies de reprogrammation et de régénération pour les malformations du développement de l’oreille.
Responsable du sens de l’ouïe et de l’équilibre, l’oreille interne est d’une importance cruciale pour la communication avec l’environnement. Chez l’homme, les malformations développementales de l’oreille ont des conséquences à vie, tandis que les malformations auditives liées à l’âge touchent une grande partie de la population. Actuellement, il n’y a pas de thérapies qui impliquent des approches biologiques – seulement des prothèses auditives ou des implants cochléaires, car la façon dont l’oreille se développe normalement n’est pas entièrement comprise et de nombreux facteurs de contrôle sont mal caractérisés.
Des chercheurs de la Faculté de médecine dentaire, des sciences orales et craniofaciales de King’s, en collaboration avec des collègues de l’Institut Francis Crick, ont exploré les premières étapes du développement de l’oreille pour déterminer ce qui fait que les cellules deviennent des cellules de l’oreille et ce qui les différencie des cellules qui forment autres organes des sens.
« Le développement de l’oreille est un processus fascinant et nos découvertes fournissent un tremplin fondamental pour comprendre comment les progéniteurs multipotents deviennent des cellules de l’oreille définitives au cours du développement normal et quels processus tournent mal dans la maladie », a déclaré le Dr Ailin Leticia Buzzi, auteur principal de l’étude.
L’oreille interne de l’adulte a une anatomie très complexe. Il contient de nombreux types de cellules différentes telles que les cellules ciliées sensorielles, qui reçoivent des informations sonores et d’équilibre du monde extérieur et les transforment en un signal électrique qui est transmis au cerveau par les neurones du ganglion cochléo-vestibulaire. Les cellules de soutien aident les cellules ciliées dans leur rôle, tandis que d’autres cellules sont spécialisées pour assurer la bonne composition des fluides de l’oreille interne.
Malgré cette complexité, au cours du développement de l’embryon, l’oreille se développe à partir d’une simple feuille de cellules qui forment d’abord une vésicule, qui se transforme ensuite progressivement en structure adulte. Pendant ce temps, différents types de cellules se différencient au bon endroit et au bon moment. Ceci est incroyablement compliqué et nécessite la coordination de nombreux processus différents.
« Il est remarquable qu’un seul facteur de transcription puisse activer le » programme de l’oreille « dans des cellules qui ne forment normalement jamais l’oreille. Nos découvertes pourraient ouvrir la voie à la reprogrammation de n’importe quelle cellule vers l’identité de l’oreille à l’avenir », a déclaré le professeur Andrea Streit, auteur correspondant. et chef du centre de biologie craniofaciale et régénérative
En utilisant une combinaison de différentes méthodes allant des approches embryologiques aux méthodes moléculaires de pointe, l’équipe de King a identifié un facteur unique qui initie le programme de l’oreille : le facteur de transcription Sox8. Les facteurs de transcription régulent d’autres gènes pour s’assurer qu’ils sont exprimés dans les cellules souhaitées au bon moment et en quantité suffisante tout au long de la vie de la cellule et de l’organisme.
L’expression de Sox8 dans des cellules non auriculaires qui génèrent normalement d’autres organes sensoriels les amène à former des vésicules qui ressemblent à des vésicules auriculaires et ont une constitution génétique similaire aux vésicules auriculaires normales. Plus surprenant, ils peuvent être trouvés non seulement près de l’oreille normale, mais sur toute la tête et générer des neurones comme l’oreille normale. Il s’agit d’une découverte clé car c’est la première fois qu’un facteur induit non seulement les changements morphologiques qui se produisent lors de la formation normale de l’oreille, mais active également le programme pour produire des types de cellules spécialisées dans l’oreille : les neurones.
Les recherches futures devront identifier le fonctionnement de Sox8 et s’il fonctionne seul ou avec des cofacteurs. Les auteurs espèrent que cela conduira à une voie vers la reprogrammation d’autres cellules dans les cellules de l’oreille et éclairera la stratégie de régénération pour les malformations du développement de l’oreille.
Ailin Leticia Buzzi et al, Sox8 remodèle l’ectoderme crânien pour générer l’oreille, Actes de l’Académie nationale des sciences (2022). DOI : 10.1073/pnas.2118938119