Un atlas complet des cellules endothéliales fait progresser la recherche sur le diabète

Un atlas complet des cellules endothéliales fait progresser la recherche sur le diabète

Les diverses populations de cellules endothéliales qui tapissent les vaisseaux sanguins dans les « îlots » producteurs d’insuline du pancréas humain ont été notoirement difficiles à étudier, mais les chercheurs de Weill Cornell Medicine ont maintenant réussi à détailler de manière exhaustive les propriétés uniques de ces cellules. L’atlas qui en résulte fait progresser la recherche fondamentale sur la biologie du pancréas et pourrait conduire à de nouvelles stratégies de traitement du diabète et d’autres maladies pancréatiques.

Dans l'étude, publiée le 6 février dans Nature Communications, les chercheurs ont développé une série de méthodes permettant d'isoler et de profiler rapidement les cellules endothéliales appelées ISECS (cellules endothéliales spécifiques aux îlots) du pancréas du donneur. Les ISEC fournissent un soutien essentiel aux fonctions des îlots, mais meurent très rapidement lorsqu'elles sont séparées du pancréas à l'aide de techniques standard d'isolement cellulaire. Grâce à leur approche hautement optimisée, les chercheurs ont pu analyser pour la première fois un grand nombre d’ISC, cartographiant leurs signatures moléculaires et leurs interactions avec d’autres types de cellules pancréatiques.

L'ensemble de données généré dans cette étude est le premier à capturer toute la diversité des cellules endothéliales du pancréas et nous espérons qu'il constituera une ressource importante pour notre groupe de recherche et pour de nombreux autres. "

M. David Redmond, auteur principal, professeur adjoint de biologie computationnelle à l'Institut Hartman pour la régénération thérapeutique des organes, Weill Cornell Medicine

Bien que les signatures moléculaires précises de l'ISECS soient inconnues, les scientifiques avaient la preuve que ces cellules soutiennent la maturation des cellules des îlots, les activités de sécrétion d'insuline et la survie. Ils sont également importants pour la survie à long terme des greffes d’îlots, qui sont rarement utilisées pour traiter le diabète de type 1 en raison de complications immunitaires, mais qui pourraient potentiellement constituer un remède si les obstacles actuels sont surmontés.

Pour l'étude, le premier auteur, le Dr Rebecca Craig-Schapiro, professeur adjoint de chirurgie à Weill Cornell Medicine et chirurgien transplanteur au NewYork-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center, qui travaille en étroite collaboration avec les membres de l'Institut Hartman sur les donneurs d'organes décédés.

« Grâce à notre nouvelle approche et à ce que l’on sait déjà sur les ISEC, nous avons pu isoler et traiter ces cellules en très grand nombre – plus de 30 000 – ainsi qu’environ 75 000 autres cellules pancréatiques, leur permettant ainsi de rester viables suffisamment longtemps pour effectuer le séquençage de l’ARN unicellulaire », a déclaré le Dr Craig-Schapiro.

Les données de séquençage de l'ARN, qui fournissent des instantanés de l'activité des gènes dans chaque cellule, ont permis aux chercheurs de déterminer les signatures caractéristiques de l'activité des gènes des ISEC ainsi que d'autres cellules pancréatiques, y compris les cellules endothéliales de la partie sans îlots du pancréas.

"En utilisant nos données de séquençage d'ARN, nous avons également pu identifier les cellules de support qui communiquent avec les ISEC et d'autres cellules endothéliales dans leurs compartiments pancréatiques respectifs", a déclaré le co-auteur Kevin Chen, technicien de recherche au laboratoire Rafii.

Bien que les études précédentes sur les cellules pancréatiques, en particulier sur les ISEC, aient été incomplètes, les chercheurs ont noté que les données précédentes correspondaient largement à leurs résultats partout où ils se chevauchaient.

"Nous avons pu intégrer nos données à trois autres ensembles de données publiés pour fournir une confirmation détaillée de nos résultats et aboutir à un atlas cellulaire beaucoup plus complet", a déclaré le co-auteur, le Dr Ge Li, associé de recherche au laboratoire Rafii.

L’insuline étant produite dans les îlots pancréatiques, ceux-ci constituent également un objectif majeur de la recherche sur le diabète. En utilisant les nouvelles données ainsi que les ensembles de données existants sur l'activité des gènes dans le tissu pancréatique diabétique, les chercheurs ont catalogué les gènes endothéliaux et les voies de signalisation qui semblent être perturbés dans le diabète - et pourraient constituer des cibles pour de futurs traitements.

«Cet atlas complet nous fournit une base solide pour développer des stratégies visant à restaurer la fonction des ISEC et d'autres cellules dans le diabète et d'autres maladies pancréatiques» Hartman Institute et Ansary Stem Cell Institute et professeur Arthur B. Belfer de médecine génétique à Weill Cornell Medicine.

Actuellement, les chercheurs utilisent leur nouvel atlas pour plusieurs efforts de suivi, notamment le développement de techniques permettant de produire des ISEC à partir d'autres cellules, a déclaré le Dr Rafii, qui est également membre de l'Englander Institute for Precision Medicine, du Sandra et Edward Meyer Cancer Center de Weill Cornell Medicine.

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