Percée dans la production de sang artificiel
Une avancée qui pourrait rendre la production de sang artificiel plus efficace à l'avenir
Depuis plusieurs décennies, les scientifiques travaillent à la production artificielle de sang. Aujourd'hui, des chercheurs de l'université de Constance et de l'université Queen Mary de Londres ont fait un pas important vers cet objectif grâce à une nouvelle découverte.
L'Allemagne a besoin d'environ 15 000 unités de sang par jour, dont la plupart proviennent actuellement de dons. La recherche sur le développement de sources alternatives, telles que la production de sang artificiel à grande échelle, est en cours depuis des décennies, mais elle est encore loin d'avoir atteint une utilité généralisée. Le principal défi réside dans la manière complexe et encore mal comprise dont notre corps produit naturellement ce fluide vital.
Le docteur Julia Gutjahr, biologiste à l'Institut de biologie cellulaire et d'immunologie de Thurgovie à l'université de Constance, étudie les mécanismes de production du sang. Avec des collègues de la Queen Mary University of London, elle a identifié le signal moléculaire, la chimiokine CXCL12, qui déclenche l'expulsion du noyau par les précurseurs des globules rouges, une étape clé dans le développement des globules rouges.
La production de sang nécessite un timing parfait
Dans l'organisme, la production naturelle de sang a lieu dans la moelle osseuse. Les cellules souches se transforment en érythroblastes, cellules précurseurs des érythrocytes, les globules rouges. "Au stade final du développement d'un érythroblaste en érythrocyte, l'érythroblaste expulse son noyau. Ce processus ne se produit que chez les mammifères et permet de faire plus de place à l'hémoglobine impliquée dans le transport de l'oxygène", explique M. Gutjahr.
Si le processus de maturation des cellules souches en érythrocytes est aujourd'hui presque optimisé, les facteurs qui induisent l'expulsion du noyau n'étaient pas clairs jusqu'à présent. "Nous avons découvert que la chimiokine CXCL12, que l'on trouve principalement dans la moelle osseuse, peut déclencher l'expulsion du noyau, mais en interaction avec plusieurs facteurs. En ajoutant CXCL12 aux érythroblastes au bon moment, nous avons pu induire artificiellement l'expulsion de leur noyau", explique M. Gutjahr.
Cette découverte constitue une avancée scientifique qui devrait permettre à l'avenir de rendre la production de sang artificiel beaucoup plus efficace. Toutefois, des recherches supplémentaires seront encore nécessaires. Mme Gutjahr a commencé ses travaux en 2019 en tant que chercheuse postdoctorale dans le laboratoire du professeur Antal Rot à l'université Queen Mary de Londres. Elle poursuit actuellement ses recherches à l'université de Constance. Depuis 2023, elle dirige ses propres groupes de recherche à l'Institut de biologie cellulaire et d'immunologie de Thurgovie, où elle poursuit les études sur le CXCL12.
"Nous étudions actuellement comment utiliser la CXCL12 pour optimiser la production artificielle d'érythrocytes humains", explique Mme Gutjahr. "Outre une application pratique immédiate pour la production industrielle de globules rouges, nos résultats ont permis de mieux comprendre les mécanismes biologiques cellulaires impliqués dans les réponses des érythroblastes aux chimiokines. Alors que toutes les autres cellules migrent lorsqu'elles sont stimulées par la CXCL12, dans les érythroblastes, cette molécule de signalisation est transportée à l'intérieur de la cellule, jusque dans le noyau", ajoute M. Rot. "Là, elle accélère leur maturation et aide à expulser le noyau. Nos recherches montrent pour la première fois que les récepteurs de chimiokine agissent non seulement à la surface des cellules, mais aussi à l'intérieur de celles-ci, ce qui ouvre des perspectives entièrement nouvelles sur leur rôle dans la biologie cellulaire", ajoute M. Rot.
Une production optimisée pour des applications plus larges
Les cellules souches constituent actuellement la méthode la plus efficace pour produire du sang artificiel, l'expulsion nucléaire ayant lieu dans environ 80 % des cellules. Cependant, les sources de cellules souches sont limitées et dépendent de l'isolement du sang du cordon ombilical ou des dons de moelle osseuse pour le traitement de maladies spécifiques, ce qui ne permet pas de produire du sang en masse pour répondre aux besoins cliniques.
Toutefois, il est récemment devenu possible de reprogrammer différents types de cellules en cellules souches et de les utiliser pour générer des globules rouges. Cette approche offre une source presque illimitée de cellules pour la production de sang artificiel, mais elle prend beaucoup plus de temps et le taux de réussite de l'expulsion du noyau n'est que d'environ 40 %. "Sur la base de nos nouvelles découvertes mettant en évidence le rôle clé de CXCL12 dans le déclenchement de l'expulsion du noyau, nous pouvons nous attendre à ce que l'utilisation de CXCL12 apporte une amélioration significative dans la production de globules rouges à partir de cellules reprogrammées", déclare M. Gutjahr.
Si la production à grande échelle devient possible, un large éventail d'applications pourrait voir le jour. "Même si les cellules corporelles sont facilement disponibles, le processus de production en laboratoire restera complexe. Mais il permettrait la production ciblée de groupes sanguins rares, aiderait à combler les pénuries ou permettrait aux individus de reproduire leur propre sang pour des traitements spécialisés dans de nombreuses maladies différentes", explique M. Gutjahr.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Julia Christine Gutjahr, Elin Hub, Caroline Amy Anderson, Maryna Samus, Katharina Artinger, Esteban A. Gomez, Christoph Ratswohl, Natalie Wickli, Mandy Raum, Neil Dufton, Jesmond Dalli, Jemima J. Burden, Johan Duchene, Antal Rot; "Intracellular and nuclear CXCR4 signaling promotes terminal erythroblast differentiation and enucleation"; Science Signaling, Volume 18
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