Une étude sur le poisson zèbre démontre la réparation cardiaque via une diaphonie neuro-immune

Contrairement aux humains, le poisson zèbre peut régénérer complètement son cœur après une blessure. Ils doivent cette capacité à l’interaction entre leurs systèmes nerveux et immunitaire, comme le rapportent désormais les chercheurs dirigés par Suphansa Sawamiphak du Centre Max Delbrück dans la revue Cellule de développement.

Chaque année, plus de 300 000 personnes en Allemagne sont victimes d’un infarctus du myocarde, terme technique désignant une crise cardiaque. Le nombre de personnes survivant à une crise cardiaque a considérablement augmenté, mais cet événement cardiaque grave provoque des dommages irréparables au cœur. Une crise cardiaque survient lorsque les vaisseaux sanguins qui alimentent le muscle cardiaque en sang et en oxygène se bloquent, entraînant la mort d’une partie du tissu musculaire cardiaque.

Ces dommages sont permanents car le cœur humain n’a pas la capacité de développer de nouvelles cellules du muscle cardiaque. Au lieu de cela, les cellules du tissu conjonctif, appelées fibroblastes, migrent vers la zone endommagée du muscle cardiaque. Ils forment du tissu cicatriciel qui affaiblit le pouvoir de pompage du cœur. Les tentatives précédentes visant à utiliser des cellules souches pour traiter les cœurs endommagés par un infarctus n’ont pas été très fructueuses.

L’équipe dirigée par le Dr Suphansa Sawamiphak, responsable du laboratoire d’interactions cardiovasculaires-hématopoïétiques du Centre Max Delbrück, examine le processus sous un angle différent.

“Nous savons que les signaux du système nerveux autonome et du système immunitaire jouent un rôle central dans la cicatrisation et la régénération”, explique Sawamiphak. “Il va donc de soi que la communication entre les systèmes nerveux autonome et immunitaire détermine si des cicatrices sur le muscle cardiaque se produiront ou si le muscle cardiaque peut récupérer.” On sait également que les macrophages jouent un rôle dans ces deux processus. Mais comment se prend cette décision ?

Pour répondre à cette question, les chercheurs étudient les larves de poisson zèbre. Les poissons peuvent être facilement modifiés et sont également optiquement transparents, ce qui rend les processus internes faciles à observer dans l’organisme vivant. “De plus, ils peuvent régénérer complètement leur cœur après une blessure”, explique Onur Apaydin, premier auteur de l’étude publiée dans Cellule de développement.

Les chercheurs ont utilisé des larves de poisson zèbre dont les cellules du muscle cardiaque produisent une substance fluorescente, ce qui facilite leur détection au microscope. Ils ont alors induit une lésion semblable à un infarctus du myocarde dans le cœur des larves et bloqué plusieurs récepteurs à la surface des macrophages. Le résultat était que les signaux adrénergiques du système nerveux autonome déterminaient si les macrophages se multipliaient et migraient vers le site endommagé. Ces signaux jouent également un rôle important dans la régénération du tissu musculaire cardiaque.

Dans l’étape suivante, les chercheurs ont conçu un poisson zèbre génétiquement modifié dans lequel le signal adrénergique atteignait les macrophages mais ne pouvait pas être transmis du récepteur à l’intérieur de la cellule. “Cela a montré que la transmission du signal est cruciale pour la régénération cardiaque”, explique Apaydin. Si la signalisation est interrompue, le processus de cicatrisation est déclenché à la place.

“Nos résultats indiquent qu’il s’agit d’un régulateur clé de la diaphonie entre les systèmes nerveux et immunitaire”, explique Apaydin. Lorsque les macrophages sont activés par les signaux adrénergiques du système nerveux autonome, ils communiquent à leur tour avec les fibroblastes. Les fibroblastes qui favorisent la régénération modifient la matrice extracellulaire au niveau du site endommagé.

Cela crée à terme un microenvironnement propice à la croissance des vaisseaux sanguins et lymphatiques et au développement de nouveaux vaisseaux cardiaques. Si, en revanche, le signal est bloqué, des fibroblastes s’infiltrent dans le site et provoquent des cicatrices, semblables à ce qui se produit dans le cœur humain après une crise cardiaque.

“Nous souhaitons ensuite examiner en détail les différences entre la signalisation du poisson zèbre et celle des humains”, explique Sawamiphak. “Cela nous aidera à comprendre pourquoi le tissu musculaire cardiaque est incapable de se régénérer chez l’homme.” L’équipe espère également identifier des cibles potentielles susceptibles d’influencer l’interaction entre les systèmes nerveux et immunitaire de manière à favoriser la régénération du tissu musculaire cardiaque et le maintien de la fonction cardiaque chez les patients victimes d’une crise cardiaque.