Une équipe de chercheurs de l’Université de Californie du Sud à Los Angeles a réussi à faire pousser des cheveux à partir de cellules souches, en découvrant les principaux événements moléculaires impliqués dans la croissance des cheveux et en les stimulant chez les souris adultes.
La nouvelle recherche – qui a été publiée dans le journal – offre une explication étape par étape du processus par lequel les cheveux poussent. Les résultats ouvrent la voie à la stimulation de la croissance des cheveux chez les patients souffrant d’alopécie ou de calvitie.
Une équipe de chercheurs a entrepris d’examiner comment les follicules se développent à partir de la peau et comment ils produisent des cheveux en utilisant ce qu’on appelle les organoïdes, qui sont des groupes de cellules souches cultivées in vitro qui peuvent s’auto-organiser en une structure organique.
Ils ont utilisé la structure tridimensionnelle des organoïdes pour mieux comprendre un certain organe, car ils ont des propriétés similaires à l’organe qu’il imite – qui, dans ce cas, est la peau humaine.
Le premier auteur de l’étude est Mingxing Lei, chercheur postdoctoral au laboratoire de cellules souches de l’Université de Californie du Sud (USC).
Le processus en six étapes de la croissance des cheveux
Lei et son équipe utilisaient des organoïdes de la peau dérivés à la fois de cellules cutanées de nouveau-nés et d’adultes. Plus précisément, ils ont utilisé des cellules progénitrices, qui sont un type de cellule plus différencié que les cellules souches. Ils les ont dissociés de la peau des nouveau-nés et des adultes et les ont ensuite transplantés dans des souris nues.
Les chercheurs ont ensuite pris des images en accéléré des cultures en 3D pour voir comment les cellules se comportent et comment le développement des cheveux se produit.
Lei et ses collègues ont pu voir que les cellules néonatales formaient des organoïdes ressemblant à la peau dans un processus en six étapes qui a commencé avec les cellules progénitrices dissociées (première étape), qui se sont rapidement agrégées (deuxième étape).
Ces cellules agrégées se sont ensuite transformées en kystes polarisés (étape trois), qui se sont ensuite transformés en des kystes dits coalescés (étape quatre), qui ont ensuite formé une peau planaire (étape cinq).
Dans l’étape finale du processus, la peau a formé des follicules (étape six), qui ont été transplantés dans une souris. Ici, ils ont produit des cheveux.
En revanche, les chercheurs ont découvert que les cellules cutanées progénitrices dissociées d’une souris adulte ne dépassaient pas le stade de l’agrégation et ne produisaient aucun cheveu.
Lei et ses collègues ont ensuite étudié les événements moléculaires et biophysiques qui sous-tendent ce processus de croissance des cheveux en six étapes, expliquant que les chercheurs «ont utilisé une combinaison de bioinformatique et de criblages moléculaires» pour démêler ces mécanismes.
Ils ont trouvé une activité accrue dans divers gènes, y compris ceux impliqués dans la production de collagène – la protéine fibreuse qui peut être trouvée dans la peau et d’autres tissus conjonctifs – et l’insuline, qui régule les niveaux de sucre dans notre circulation sanguine.
Stimuler la croissance des cheveux
En inhibant l’activité de certains gènes à différents stades du développement de l’organoïde, les scientifiques ont pu élucider leur rôle dans la transition d’une phase à l’autre.
« Notre étude élucide un relais d’événements moléculaires et de processus biophysiques au cœur du processus d’auto-organisation au cours de la morphogenèse tissulaire », écrivent les auteurs. « Molécules clé de la transition morphologique à plusieurs étapes sont identifiés et peuvent être ajoutés ou inhibés pour restaurer le processus bloqué dans les cellules adultes. »
En fait, Lei et ses collègues ont appliqué ces connaissances moléculaires et génétiques nouvellement acquises à des organoïdes créés à partir de cellules de peau adultes, dans le but de relancer le processus de croissance des cheveux.
De manière significative, Lei et l’équipe pourraient stimuler avec succès la croissance des cheveux dans ces organoïdes. Les organites adultes ont réussi à produire 40 pour cent autant de cheveux que les organites dérivés des nouveau-nés.
«Normalement, de nombreux individus vieillissants ne se développent pas bien, car les cellules adultes perdent graduellement leur capacité de régénération», explique le professeur Cheng-Ming Chuong, auteur principal de la Keck School of Medicine de l’USC. Cependant, il explique que les conclusions de son équipe ont des implications qui pourraient changer cela.
«Grâce à nos nouvelles découvertes, nous sommes en mesure de produire à nouveau des cellules de souris adultes, ce qui peut à l’avenir inspirer une stratégie visant à stimuler la croissance des cheveux chez les patients atteints d’alopécie ou de calvitie.
Professeur Cheng-Ming Chuong
