Une « boîte noire » de greffes de cellules souches ouverte lors d’une étude sanguine

Ces connaissances pourraient ouvrir la voie à de nouvelles stratégies en matière de sélection des donneurs et de réussite des greffes, conduisant potentiellement à des greffes plus sûres et plus efficaces.

Des chercheurs du Wellcome Sanger Institute et leurs collaborateurs de l’Université de Zurich ont pu cartographier le comportement des cellules souches dans le corps des receveurs jusqu’à trois décennies après la greffe, offrant ainsi un premier aperçu de la dynamique à long terme de ces cellules. .

L’étude, publiée aujourd’hui (30 octobre) dans Nature et financé en partie par Cancer Research UK, révèle que les greffes provenant de donneurs plus âgés, qui réussissent souvent moins bien, contiennent dix fois moins de cellules souches vitales qui survivent au processus de transplantation. Certaines des cellules survivantes perdent également la capacité de produire la gamme de cellules sanguines essentielles à un système immunitaire robuste.

Plus d’un million de personnes dans le monde reçoivent un diagnostic de cancer du sang chaque année¹y compris des cancers tels que la leucémie et le lymphome, qui peuvent empêcher le bon fonctionnement du système immunitaire d’une personne. Les greffes de cellules souches, également appelées greffes de moelle osseuse, constituent souvent la seule option de traitement curatif pour les patients. La procédure remplace les cellules sanguines endommagées d’un patient par des cellules souches saines provenant d’un donneur, qui reconstruisent ensuite tout le sang et le système immunitaire du patient. Rien qu’au Royaume-Uni, plus de 2 000 personnes subissent cette procédure chaque année².

Bien qu’elles soient pratiquées depuis plus de 50 ans, de nombreuses questions fondamentales sur le fonctionnement des greffes restent sans réponse. Bien qu’ils puissent sauver des vies, les résultats varient considérablement, laissant de nombreux patients confrontés à des complications des années plus tard. On sait que l’âge du donneur a un impact sur les taux de réussite³mais ce qui se passe au niveau cellulaire après une greffe était jusqu’à présent une « boîte noire ».

Dans cette nouvelle étude, des chercheurs du Wellcome Sanger Institute et de l’Université de Zurich ont utilisé des techniques avancées de séquençage du génome pour analyser des échantillons de sang provenant de dix paires de frères et sœurs donneurs-receveurs jusqu’à 31 ans après la greffe.⁴.

En analysant les mutations qui se produisent tout au long de la vie dans les cellules souches du donneur et du receveur, ils ont pu déterminer combien de cellules souches avaient survécu au processus de greffe et continué à produire de nouvelles cellules sanguines dans le corps du patient – ​​une approche auparavant impossible.

L’équipe a découvert que dans les greffes de donneurs plus jeunes – ceux âgés de 20 à 30 ans – environ 30 000 cellules souches survivent à long terme, contre seulement 1 à 3 000 chez les donneurs plus âgés. Cette baisse pourrait entraîner une réduction de l’immunité et un risque de rechute plus élevé, expliquant potentiellement pourquoi les donneurs plus jeunes donnent souvent de meilleurs résultats.

Ils ont également constaté que le processus de transplantation fait vieillir le système sanguin des receveurs d’environ 10 à 15 ans par rapport aux donneurs appariés, principalement en raison d’une plus faible diversité de cellules souches.

Étonnamment, malgré le stress intense du processus de transplantation, les cellules souches acquièrent peu de nouvelles mutations génétiques alors qu’elles se divisent rapidement pour reconstruire le sang du patient. Cela remet en question les hypothèses antérieures concernant les taux de mutation élevés lors de la transplantation.

L’étude a également identifié d’autres facteurs génétiques, quel que soit l’âge du donneur, qui aident certaines cellules souches à se développer après une greffe.⁵. Cette gamme d’avantages génétiques pourrait conduire au développement de meilleurs traitements, rendant les greffes plus sûres et plus efficaces pour un plus large éventail de patients.

Le Dr Michael Spencer Chapman, premier auteur de l’étude au Wellcome Sanger Institute, a déclaré : « Lorsque vous recevez une greffe, c’est comme donner un nouveau départ à votre système sanguin, mais qu’arrive-t-il réellement à ces cellules souches ? Jusqu’à présent, nous ne pouvions que introduisez les cellules, puis surveillez simplement la numération globulaire pour détecter des signes de guérison. Mais dans cette étude, nous avons retracé des décennies de changements dans un seul échantillon, révélant comment certaines populations cellulaires disparaissent tandis que d’autres dominent, façonnant le sang d’un patient au fil du temps. est passionnant de comprendre ce processus de manière aussi détaillée.

Le Dr Markus Manz, auteur principal de l’étude à l’Université de Zurich, a déclaré : « La recherche souligne que l’âge est plus qu’un simple chiffre : c’est un facteur important dans le succès de la greffe. Bien que le système de cellules souches hématopoïétiques soit étonnamment stable dans le temps , les donneurs plus jeunes fournissent généralement une gamme plus large et plus diversifiée de cellules souches, ce qui pourrait être crucial pour le rétablissement à long terme des patients. Nous espérons continuer à explorer d’autres facteurs qui affectent la dynamique des cellules souches hématopoïétiques à long terme afin d’affiner les deux. sélection des donneurs ainsi que des environnements de moelle osseuse receveurs pour une fonction optimale à long terme des cellules souches.

Le Dr Peter Campbell, auteur principal de l’étude au Wellcome Sanger Institute, a déclaré : « Le processus de transplantation force le sang et les cellules immunitaires à traverser un type de « goulot d’étranglement » génétique. Notre nouvelle approche nous permet d’étudier ce phénomène de plus près. que le goulot d’étranglement offre de multiples opportunités à certaines cellules souches de prospérer plus que d’autres dans leur nouvel environnement chez le receveur. Nous pensons qu’il sera possible de trouver les gènes responsables de permettre à certaines cellules souches de mieux prospérer que d’autres – ces gènes pourraient le faire. puis en théorie être exploité pour améliorer le succès de la procédure de transplantation.

1. https://www.worldwidecancerresearch.org/information-and-impact/cancer-myths-and-questions/what-is-blood-cancer-and-why-do-we-need-more-research/#:~ : text=Les cancers du sang%20sont%20le%20cinquième,ont été%20diagnostiqués%20dans le monde%20en%202020
2. https://www.blood.co.uk/news-and-campaigns/news-and-statements/nhsbt-celebrates-stem-cell-donors-and-transplants/
3. https://www.anthonynolan.org/blog/2018/02/23/research-shows-donor-age-most-important-in-stem-cell-transplant-survival
4. Dans l’étude, le donneur est considéré comme le « témoin ». En comparant les changements génétiques dans les échantillons de sang du donneur et du receveur grâce au séquençage du génome entier, l’équipe a reconstruit leur histoire évolutive pour comprendre comment les cellules se sont adaptées et modifiées depuis la greffe. Ces échantillons ont été prélevés entre 9 et 31 ans après la transplantation.
5. Certaines cellules souches présentaient des avantages avant la greffe, leur permettant de mieux s’adapter à leur nouvel environnement dans l’organisme du receveur. Ceux-ci comprenaient une meilleure survie pendant la récolte ou la préparation, tandis que d’autres ont gagné un avantage après la transplantation en raison de mutations génétiques qui leur ont permis de se développer dans la moelle osseuse du receveur. Comprendre ces modèles pourrait aider les médecins à améliorer le processus de transplantation et à mieux sélectionner les cellules souches susceptibles de réussir, quel que soit l’âge du donneur.