Des chercheurs de l’Université de l’Illinois à Chicago ont identifié un mécanisme par lequel les enzymes des cellules cardiaques peuvent prévenir les dommages causés par les médicaments de chimiothérapie. Cette découverte ouvre la voie à des approches de médecine personnalisée en matière de chimiothérapie, renforçant potentiellement la protection des cellules cardiaques et ouvrant la voie à de futures recherches sur les maladies cardiaques et d’autres affections.
Des chercheurs de l’Université de l’Illinois à Chicago ont découvert un nouveau processus par lequel les enzymes peuvent aider à réduire les dommages cardiaques chez les patients en chimiothérapie.
Ces enzymes, généralement situées dans les mitochondries d’une cellule – les centrales de production d’énergie – migrent vers le noyau de la cellule lorsque les cellules cardiaques sont soumises à un stress causé par des médicaments chimiothérapeutiques spécifiques. Le déplacement de ces enzymes semble contribuer à la survie de ces cellules. L’article a été publié le 19 juillet dans la revue Nature Communications.
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L’essor de la cardio-oncologie et ses défis
« La chimiothérapie étant devenue de plus en plus efficace, les survivants du cancer sont de plus en plus nombreux. Mais ce qui est tragique, c’est que beaucoup de ces survivants ont maintenant des problèmes d’insuffisance cardiaque », explique le co-auteur principal Sang Ging Ong, professeur adjoint de pharmacologie et de médecine.
Cette tendance malheureuse a donné lieu à l’émergence d’un nouveau domaine, la cardio-oncologie, qui étudie principalement les mécanismes par lesquels les médicaments de chimiothérapie endommagent les mitochondries des cellules cardiaques. L’équipe de recherche a cherché à explorer une autre perspective : Pourquoi le cœur de certains patients est-il immunisé contre les dommages ? Des aspects uniques de leurs cellules pourraient-ils assurer cette protection ?
Les cellules cardiaques dérivées de cellules souches pluripotentes induites humaines (cardiomyocytes) présentent les protéines cardiaques actine (rouge) et troponine T (vert) ainsi que le noyau (bleu). Crédit : Image adaptée de l’article de recherche
Découvrir les mécanismes de protection des cellules cardiaques
Tout d’abord, l’équipe a découvert que lorsque les cellules cardiaques étaient stressées par la chimiothérapie, les enzymes mitochondriales se déplaçaient dans le noyau de la cellule – un phénomène inhabituel. Cependant, les chercheurs ne savaient pas si cette migration des enzymes était responsable des dommages subis par la cellule ou de sa protection, explique le Dr Jalees Rehman, co-auteur principal et directeur du département de biochimie et de génétique moléculaire de l’Université de Californie du Sud (UIC).
« Nous ne savions pas vraiment dans quel sens cela irait », a-t-il déclaré.
Afin de clarifier cette ambiguïté, l’équipe a créé des versions des enzymes qui ciblaient spécifiquement le noyau, en contournant les mitochondries. Ils ont constaté que cette relocalisation intentionnelle des enzymes renforçait les cellules, améliorant ainsi leur survie. Ce mécanisme de protection a été observé à la fois dans des cellules cardiaques dérivées de cellules souches humaines et chez des souris soumises à une chimiothérapie.
« Il semble qu’il s’agisse d’un nouveau mécanisme par lequel les cellules cardiaques peuvent se défendre contre les dommages causés par la chimiothérapie », a déclaré Rehman, qui est également membre du Centre de cancérologie de l’Université de l’Illinois.
Nouvelles possibilités cliniques et recherche future
Cette découverte ouvre de nouvelles perspectives cliniques. Les médecins pourraient analyser chaque patient pour déterminer si ses cellules cardiaques, créées à partir de cellules souches personnalisées, pourraient se protéger de la chimiothérapie en déplaçant leurs enzymes de leurs mitochondries vers le noyau de la cellule. Ce processus impliquerait une prise de sang du patient, la création de cellules souches à partir des cellules sanguines, puis l’utilisation de ces cellules souches personnalisées pour générer des cellules cardiaques génétiquement identiques aux cellules cardiaques du patient.
« L’évaluation en laboratoire des lésions causées par la chimiothérapie et du mouvement des enzymes des mitochondries vers le noyau de ces cellules cardiaques aiderait à déterminer la réaction probable du patient à la chimiothérapie », a déclaré M. Rehman.
Pour les patients dont la protection est insuffisante, il pourrait être possible de renforcer cette protection en augmentant le mouvement des enzymes et en fortifiant les cellules cardiaques.
Les chercheurs sont impatients de mener d’autres études pour déterminer si cette approche pourrait contribuer à prévenir les lésions cardiaques dues à d’autres pathologies, telles que l’hypertension artérielle et les crises cardiaques, et si elle pourrait être appliquée à d’autres cellules, comme celles des vaisseaux sanguins.
Référence : « Nuclear translocation of mitochondrial dehydrogenases as an adaptive cardioprotective mechanism » par Shubhi Srivastava, Priyanka Gajwani, Jordan Jousma, Hiroe Miyamoto, Youjeong Kwon, Arundhati Jana, Peter T. Toth, Gege Yan, Sang-Ging Ong et Jalees Rehman, 19 juillet 2023, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-023-40084-5
Les autres auteurs de l’article sont Shubhi Srivastava, Priyanka Gajwani, Jordan Jousma, Hiroe Miyamoto, Youjeong Kwon, Arundhati Jana, Peter Toth et Gege Yan, tous de la faculté de médecine de l’UIC. La recherche a été financée par des subventions des National Institutes of Health et de l’American Heart Association.