Toute perturbation de ce processus peut entraîner une maladie grave. Des chercheurs de la Charité - Universitätsmedizin Berlin et de la Harvard Medical School ont réussi à approfondir notre compréhension de la formation des cellules sanguines. Leurs connaissances sur les fondements moléculaires de ce processus peuvent aider à innover dans le traitement de certains types d'anémie. Les résultats de cette étude ont été publiés dans le magazine Cell*.
Grâce à des recherches approfondies, nous avons maintenant une bonne compréhension de la façon dont les cellules sanguines se développent, mais plusieurs aspects de ce processus restent à élucider. Par exemple, nous ne comprenons pas encore parfaitement comment les niveaux globaux des " facteurs de transcription " sont réglementés. Il s'agit de types spéciaux de protéines qui contrôlent le processus par lequel les cellules souches hématopoïétiques se différencient en différents types de cellules sanguines. Les patients atteints d'anémie de Diamond-Blackfan (DBA) - une maladie héréditaire qui perturbe le développement des globules rouges chez les patients atteints, mais qui n'affecte pas le développement d'autres types de cellules sanguines - offrent aux chercheurs un modèle particulièrement utile pour l'étude de ces protéines.
En collaboration avec le groupe de recherche dirigé par le professeur Vijay G. Sankaran du Boston Children's Hospital et du Broad Institute, Rajiv K. Khajuria, doctorant à la Charité's Berlin-Brandenburg School for Regenerative Therapies, a étudié les processus moléculaires impliqués dans la différenciation des cellules souches et leur développement en cellules sanguines matures. Les chercheurs ont pu démontrer qu'une réduction du nombre de ribosomes - des organites appelés " usines de protéines " de la cellule - est responsable de la perturbation de la formation des globules rouges chez les patients atteints de DBA. La maladie est caractérisée par des mutations affectant l'un des éléments constitutifs protéiques des ribosomes. Cependant, bien que cette mutation soit responsable de la réduction des niveaux globaux de ces usines de protéines, elle n'affecte pas leur composition.
Les chercheurs ont également pu démontrer que le processus de traduction de certaines sections de l'information génétique en nouvelles protéines est altéré dans ces ribosomes. Les changements affectant le facteur de transcription GATA1, un régulateur clé de la formation des globules rouges, étaient évidents même au stade de développement des cellules souches. La parcelle d'information génétique nécessaire à la synthèse du facteur de transcription, appelée ARN messager, présente des différences structurelles spécifiques. Ces différences peuvent le rendre sensible à la réduction des niveaux de ribosomes observée dans le DBA. La structure unique de l'ARN messager GATA1 peut expliquer pourquoi le développement de la cellule souche à la cellule sanguine n'est pas affecté dans tous les autres types de cellules sanguines.
Cette étude de recherche fondamentale fournit une réponse à l'une des questions clés dans le domaine de la biologie, à savoir comment le développement des types de cellules sanguines est régulé après que l'information génétique originale a été transcrite en ARN messager. Les résultats de l'étude montrent que les niveaux de ribosomes totaux fonctionnent en combinaison avec certains éléments structuraux de l'ARN messager pour déterminer la direction du développement et de la différenciation d'une cellule souche. L'amélioration de la compréhension du développement de l'anémie du Diamond-Blackfan peut également servir de base à la mise au point de nouveaux traitements pour les patients affectés par la maladie.
"Le groupe de recherche est en train de développer un traitement qui cible spécifiquement le facteur de transcription GATA1 ", dit Khajuria.
Quant aux raisons de ce nouvel effort, il explique : " Ce type de traitement serait adapté à tous les patients de DBA, quelle que soit la nature de la mutation sous-jacente ".
Sources:
Khajuria RK, et al., Ribosome Levels Selectively Regulate Translation and Lineage Commitment in Human Hematopoiesis. 2018, Cell 173, 1–14. doi: 10.1016/j.cell.2018.02.036