L’utilisation d’animaux pour étudier les maladies cardiaques n’a pas toujours des effets positifs 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 assez longtemps, et encore moins fonctionner en dehors des humains, 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 faisant en sorte que les cellules souches se comportent comme des cellules cardiaques matures en faisant en sorte que les cardiomyocytes dérivés de cellules souches pluripotentes (iPSC) se comportent comme s’ils étaient des cellules cardiaques adultes porteuses de la mutation provoquée par la HCM. Ils décrivent leurs résultats dans un article récemment publié iScience.

Pour garantir que les cellules souches fonctionnent comme des cellules cardiaques matures, les scientifiques soumettent les cellules à un camp d’entraînement de « stress mécanique ». Essentiellement, ils tentent de recréer le mouvement et la résistance qu’éprouve une cellule cardiaque dans le cadre d’un muscle en mouvement. Lorsqu’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 crucial dans la manière dont la mutation provoque la maladie.

Jonathan Silva, professeur de génie biomédical à McKelvey Engineering et co-auteur de l’étude, a déclaré que l’arythmie électrique affecte généralement les personnes atteintes de HCM, mais que la mutation est loin d’être impliquée dans les gènes qui codent pour l’activité électrique.

La mutation se situe dans la partie du génome qui code pour des protéines de compression mécanique appelées sarcomères. Si quelque chose 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.

Jonathan Silva, professeur de génie biomédical, McKelvey Engineering

Avec cette nouvelle recherche, Silva et Huebsch ont désormais une meilleure idée de pourquoi cela pourrait être le cas.

Huebsch a déclaré que ces mutations de la protéine C liant 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, la mutation due au stress mécanique semble affecter la manière dont le calcium est transporté dans la cellule, à tel point qu’elle rend la cellule plus susceptible à un événement d’arythmie.

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

Silva espère utiliser des outils informatiques pour déterminer quels canaux calciques spécifiques sont perturbés, essayer des médicaments et des contraintes mécaniques, et modéliser différentes méthodes pour prédire les résultats chez les patients.

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Référence du magazine :

Guo, J., et autres. (2024). La mécanique du substrat révèle une pathologie structurelle et fonctionnelle précoce dans les modèles de microtissus iPSC de cardiomyopathie hypertrophique. IScience. est ce que je.org/10.1016/j.isci.2024.109954.



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