Les chercheurs étudient plus efficacement les mutations à l’origine des maladies cardiaques en mettant les cellules à l’épreuve

L’utilisation d’animaux pour étudier les maladies cardiaques n’a pas toujours d’effets bénéfiques sur la santé humaine, et les cellules cardiaques humaines disponibles pour la recherche ne fonctionnent pas en dehors du corps humain.

“Vous ne pouvez pas les maintenir en vie, et encore moins fonctionner en dehors de la personne suffisamment longtemps pour étudier ces processus”, a déclaré Nathaniel Huebsch, professeur adjoint de génie biomédical à la McKelvey School of Engineering de l’Université de Washington à St. Louis. Huebsch étudie les cellules présentant une mutation provoquant une cardiomyopathie hypertrophique (HCM), une maladie qui peut déclencher une insuffisance cardiaque sans avertissement.

Huebsch et ses collègues contournent ce défi en incitant les cellules souches à se comporter comme des cellules cardiaques matures, induisant ainsi les cardiomyocytes dérivés de cellules souches pluripotentes (CSPi) à se comporter comme s’ils étaient des cellules cardiaques adultes portant la mutation à l’origine de la HCM. Ils détaillent leurs conclusions dans un article publié dans iScience.

Pour que les cellules souches fonctionnent comme des cellules cardiaques matures, les scientifiques font subir aux cellules un camp d’entraînement de « stress mécanique ». Essentiellement, ils tentent de reproduire le mouvement et la résistance qu’éprouve une cellule cardiaque en tant que partie intégrante d’un muscle en mouvement. S’ils attachent leurs cellules souches à une interface rigide, la cellule doit « travailler » pour tirer dessus. Le travail d’une cellule cardiaque pourrait également jouer un rôle clé dans la manière dont la mutation provoque la maladie.

Jonathan Silva, professeur de génie biomédical à McKelvey Engineering et co-auteur de la recherche, a déclaré qu’une arythmie électrique affecte souvent les personnes atteintes de HCM, mais que la mutation est loin des gènes qui codent pour l’activité électrique.

La mutation se situe dans la partie du génome qui code pour la mécanique, serrant des protéines appelées sarcomères. S’il y a quelque chose qui ne va pas dans une protéine de mouvement, pourquoi l’électricité est-elle affectée ?

“C’est comme si les lumières s’éteignaient même si vous aviez un problème de plomberie”, a déclaré Silva.

Grâce à cette nouvelle recherche, Silva et Huebsch ont désormais une meilleure idée des raisons pour lesquelles cela pourrait être le cas.

Huebsch a déclaré que ces mutations de la protéine C de liaison à la myosine (MYBPC3+/−) provoquent des changements très subtils dans la structure du myofilament, la partie de la cellule qui convertit le calcium en force. Dans l’HCM, il semble que la mutation due au stress mécanique affecte tellement la façon dont le calcium est transporté dans la cellule qu’elle rend la cellule sujette à un événement d’arythmie.

Cette recherche fait avancer le domaine car le lien entre les fonctions mécaniques et électriques dans le cœur n’est pas bien étudié, et ces travaux montrent comment la variance génétique des protéines mécaniques peut provoquer des problèmes électriques, a déclaré Silva.

À l’aide d’outils informatiques, Silva espère découvrir quels canaux calciques spécifiques sont perturbés, bricoler des médicaments, des contraintes mécaniques et modéliser différentes manières de prédire les résultats chez les patients.