Les nutriments stimulent la reprogrammation cellulaire dans l’intestin

Les chercheurs ont dévoilé un phénomène fascinant de reprogrammation cellulaire dans les organes adultes matures, mettant ainsi en lumière un nouveau mécanisme de croissance adaptative. L’étude, menée sur les mouches des fruits (drosophile), fournit des informations supplémentaires sur la dédifférenciation, où des cellules spécialisées ayant des fonctions spécifiques se transforment en cellules moins spécialisées et indifférenciées comme les cellules souches.

Jusqu’à présent, la dédifférenciation était principalement associée à des blessures graves ou à des problems de strain, observées lors de la régénération des tissus et à des maladies telles que la tumorigenèse. Cependant, les chercheurs ont découvert une facette jusqu’alors inconnue : les cellules entéroendocrines (EE) de l’épithélium intestinal subissent une dédifférenciation en cellules souches intestinales (ISC) en réponse à des changements nutritionnels, tels que la récupération après une famine.

« Grâce à une expérimentation méticuleuse, nous avons identifié un sous-ensemble de cellules entéroendocrines résidant dans l’intestin moyen de la drosophile adulte, qui présentent une dédifférenciation en CSI lorsque les niveaux de nutriments fluctuent », déclare Hiroki Nagai, leading auteur de l’étude et postdoctorant qui était auparavant basé à l’Université de Tohoku. Institut de recherche frontalière pour les sciences interdisciplinaires (FRIS). « En utilisant le traçage in vivo de la lignée des EE et le séquençage de l’ARN unicellulaire, nous avons identifié la sous-population dédifférenciée des EE et développé un système génétique pour éliminer sélectivement les ISC dérivés de la dédifférenciation, un processus connu sous le nom d’ablation. »

Remarquablement, les expériences d’ablation ont démontré que la dédifférenciation est vitale pour l’expansion des ISC et la croissance intestinale ultérieure après la prise alimentaire. Des études antérieures utilisant des souris reposaient sur une ablation huge de cellules souches pour induire une dédifférenciation. Pourtant, dans les recherches actuelles, les cellules souches n’ont pas été perdues mais ont plutôt augmenté en réponse à des stimuli nutritionnels. Cette distinction cruciale démontre que la dédifférenciation ne se limite pas aux contextes régénératifs mais contribue de manière significative au remodelage des organes lors des adaptations environnementales.

En outre, l’équipe a découvert le mécanisme moléculaire à l’origine de la dédifférenciation dépendante des nutriments : une carence en glucose alimentaire et en acides aminés active la voie de signalisation JAK-STAT dans les EE, facilitant ainsi la conversion des EE en ISC pendant la récupération après la famine. Combiné aux résultats d’autres études, cela implique que la dédifférenciation dépendante des nutriments pourrait être un mécanisme conservé au cours de l’évolution entre les espèces.

Yuichiro Nakajima, également anciennement basé au FRIS et auteur correspondant de l’article, déclare que cela pourrait permettre de contrôler la reprogrammation cellulaire artificielle in vivo. « Si nous identifions les nutriments spécifiques et les signaux détaillés qui induisent la dédifférenciation, nous pourrions contrôler la plasticité du destin cellulaire par une intervention nutritionnelle et/ou des traitements pharmacologiques »

Pour l’avenir, ils espèrent se concentrer sur l’examen de la plasticité du destin cellulaire dans des disorders physiologiques allant au-delà de la nutrition, telles que la reproduction, la température, la lumière et l’exercice. Cela pourrait découvrir de nouveaux mécanismes sous-jacents aux diversifications environnementales.