FDepuis des décennies, les souris sont un modèle animal de base pour les chercheurs, mais les modèles animaux non traditionnels connaissent désormais leur apogée. Gerlinde Van de Wallevirologue vétérinaire à l’Université Cornell, étudie les cellules stromales mésenchymateuses (CSM) de grands animaux tels que les chevaux et les vaches, qui sont actuellement utilisées pour traiter les blessures orthopédiques et dont il a été démontré qu’elles possèdent des propriétés régénératrices.1
« En tant que vétérinaire, j’ai toujours été très intéressé par l’étude des maladies naturelles chez nos espèces vétérinaires et par l’utilisation de celles-ci comme un pas en avant dans la recherche humaine », a fait remarquer Van de Walle.
Gerlinde Van de Walle, vétérinaire virologue à l’Université Cornell, explore le potentiel thérapeutique des cellules stromales mésenchymateuses (CSM) dans des modèles animaux non traditionnels.
Gerlinde Van de Walle
Elle et son équipe ont entrepris de caractériser les MSC bovines afin de déterminer l’étendue des similitudes entre les vaches et les humains. Leur résultatsPublié dans iScienceont montré que les CSM humaines partagent un chevauchement génétique étendu avec leurs homologues bovins, davantage qu’avec les souris.2 Comprendre la CSM bovine pourrait améliorer les approches thérapeutiques et positionner les vaches comme des modèles précieux en médecine régénérative.
Peu d’études ont examiné les caractéristiques comparatives des MSC bovines, soulignant la nécessité d’une identification et d’une classification robustes pour faire progresser la recherche sur les MSC. Pour combler cette lacune, Van de Walle et son équipe ont collecté des échantillons provenant de trois sources au sein d’une seule vache laitière : le sang périphérique (PB), la moelle osseuse (BM) et le tissu adipeux (AT).
La microscopie a révélé que les cellules se différenciaient en adipocytes, chondrocytes et ostéocytes. Ces données concordaient avec les résultats obtenus chez l’homme. Ensuite, l’équipe a utilisé l’imagerie immunofluorescente avec trois groupes positifs de marqueurs de différenciation (CD) MSC : CD73, CD44 et CD29. Les cellules des trois sources tissulaires exprimaient ces trois marqueurs.
L’équipe de Van de Walle a approfondi l’hétérogénéité des CSM, qui est liée à des résultats de traitement variables, et a évalué des modèles partagés et spécifiques aux tissus. Ils ont utilisé le séquençage de l’ARN unicellulaire (scRNA-seq) et ont vérifié les résultats par réaction en chaîne par polymérase quantitative.
Les modèles d’expression des gènes marqueurs MSC et des protéines étaient largement similaires entre PB-, BM- et AT-MSC. Cependant, ils ont noté une hétérogénéité dans les CSM avec des gènes spécifiques aux tissus régulés positivement et des voies de signalisation intercellulaire distinctes entre les trois sources. En gardant ces caractéristiques à l’esprit, Van de Walle a comparé les CSM bovines aux CSM humaines et murines.
Les chercheurs se sont appuyés sur une base de données en ligne d’ensembles de données scRNA-seq BM-MSC humaines et murines à des fins de comparaison. Lorsque Van de Walle a examiné les profils transcriptomiques, elle a noté que la BM-MSC partageait 1 127 profils d’expression génique de cellules souches fonctionnellement pertinentes avec la BM-MSC humaine, tandis que la BM-MSC murine et humaine partageait 24 transcriptions génétiques.
« (Les résultats) étaient vraiment passionnants car cela joue en notre faveur dans la promotion de la valeur des modèles animaux non traditionnels et de la recherche humaine », a déclaré Van de Walle.
Les CSM bovines se différencient en adipocytes, chondrocytes et ostéocytes. Les chondrocytes, représentés en bleu, se trouvent dans la matrice extracellulaire du cartilage.
Nikola Danev
« L’un des avantages des espèces vétérinaires est que les vaches sont consanguines comme les humains, alors que les souris sont très consanguines », a ajouté Van de Walle. « En ayant ce contexte plus diversifié, nos organismes modèles non traditionnels sont plus représentatifs de l’hétérogénéité qui existe dans la population humaine. »
Javiera Bahamonde-Azcuyune scientifique biomédicale et vétérinaire de l’Université Australe du Chili qui n’a pas participé à cette étude, a noté son enthousiasme face à la robustesse de la vaste collection d’informations de l’étude au niveau d’une seule cellule.
Cependant, Van de Walle et Bahamonde-Azcuy ont reconnu la principale mise en garde de l’étude : l’utilisation d’un seul animal donneur. « L’utilisation de la transcriptomique est très nouvelle, mais avant de tirer des conclusions sur les différences entre espèces, j’aimerais voir des études répétées comparant davantage d’individus de la même espèce », a souligné Bahamonde-Azcuy.
Van de Walle et son équipe espèrent que cette richesse préliminaire de données transcriptomiques éclairera les futures analyses comparatives alors qu’ils continuent d’étudier d’autres cellules souches bovines et leur potentiel de traitement.
Les références
- Harman RM, et coll. Le séquençage de l’ARN unicellulaire de cellules stromales mésenchymateuses équines provenant de sources tissulaires primaires appariées avec un donneur révèle une hétérogénéité fonctionnelle dans la modulation immunitaire et la motilité cellulaire. Cellules souches Res Ther. 2020;11(1):524.
- Danev N, et al. L’analyse transcriptomique comparative des cellules stromales mésenchymateuses bovines révèle des différences spécifiques à la source tissulaire et à l’espèce. iScience. 2024;27(2):108886.
