Cellule progénitrice cardiaque

Biologie des communications volume 6, Numéro d'article : 800 (2023) Citer cet article

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Les vésicules extracellulaires (VE) sont des particules lipidiques dérivées de cellules entourées de bicouches qui jouent un rôle dans la communication intercellulaire. Il a été démontré que les véhicules électriques dérivés de cellules progénitrices cardiaques (CPC) protègent le myocarde contre les lésions d'ischémie-reperfusion via des effets pro-angiogéniques. Cependant, les mécanismes sous-jacents à l’angiogenèse induite par le CPC-EV restent insaisissables. Ici, nous avons découvert que la capacité des CPC-EV à induire une angiogenèse in vitro et à stimuler les voies favorables à la survie était perdue lors de l'exposition des cellules donneuses d'EV à l'ionophore de calcium. La comparaison protéomique de préparations EV actives et non actives ainsi que l'analyse phosphoprotéomique des cellules endothéliales activées ont identifié la contribution de la protéine candidate PAPP-A et de la voie de signalisation IGF-R dans l'activation cellulaire médiée par EV, qui a ensuite été validée à l'aide de tests d'angiogenèse in vitro. . Après une purification plus poussée par ultracentrifugation sur gradient d'iodixanol, les véhicules électriques ont en partie perdu leur activité, suggérant un rôle co-stimulateur des protéines co-isolées dans l'activation des cellules réceptrices. Notre compréhension accrue des mécanismes d’activation cellulaire médiée par le CPC-EV ouvrira la voie à des thérapies basées sur l’EV plus efficaces.

L'infarctus du myocarde provoque une perte massive de cardiomyocytes, entraînant la formation de cicatrices et un remodelage cardiaque qui conduisent à une altération de la fonction cardiaque et progressivement au développement d'une insuffisance cardiaque. Bien que l'insuffisance cardiaque ne puisse pas être évitée par les traitements actuellement disponibles, des études récentes sur des animaux ont démontré que la fonction cardiaque après un infarctus du myocarde peut être améliorée par l'application thérapeutique de vésicules extracellulaires (VE) dérivées de cellules souches et de cellules progénitrices cardiaques (CPC)1,2. .

Les véhicules électriques sont des nanoparticules dérivées de cellules entourées d'une bicouche lipidique qui contiennent un chargement biologique comprenant de l'ARN, des protéines et des lipides et jouent un rôle dans l'homéostasie cellulaire normale et la communication intercellulaire3. Les véhicules électriques ont la capacité d’activer des cellules cibles grâce à la présence de molécules d’adhésion et de récepteurs et via la délivrance de molécules bioactives dérivées de la cellule mère2,4. Après administration in vivo, les EV libérés par les CPC Sca+ modulent les processus de régénération du cœur en favorisant l'angiogenèse, en diminuant la fibrose et en inhibant l'apoptose des cardiomyocytes, contribuant ainsi à la réparation cardiaque5,6. Il a été démontré que les véhicules électriques dérivés d’autres sources de cellules souches délivrent des miARN et des protéines distincts à différentes cellules du cœur afin de favoriser la récupération cardiaque7,8,9. Malgré les tentatives visant à documenter la composition du CPC-EV, il reste un manque d'études fonctionnelles et mécanistiques élucidant exactement quels composants du répertoire complexe de protéines sont responsables de la fonction réparatrice. De plus, l’application clinique des EV dérivés de cellules souches est entravée par des problèmes de reproductibilité liés aux différences d’activité thérapeutique entre les différents isolements d’EV, entre autres10,11. La chromatographie d'exclusion de taille (SEC) a été largement adoptée comme méthode préférable pour l'isolement des EV12,13. Cependant, comme pour la plupart des méthodes utilisées jusqu’à présent, cela ne donne pas une population de véhicules électriques totalement pure. Il a été supposé que les protéines co-isolées présentes dans les préparations d'EV pourraient contribuer à leur fonction thérapeutique14,15,16,17,18. Par conséquent, une caractérisation fonctionnelle plus approfondie du contenu du CPC-EV et la localisation de ce contenu dans les préparations de CPC-EV sont nécessaires pour mieux comprendre les mécanismes d'action conduisant à une application thérapeutique plus reproductible des CPC-EV. Dans cette étude, nous avons entrepris de découvrir les effets médiés par les protéines des CPC-EV sur les cellules endothéliales. Tout d’abord, nous avons identifié les composants protéiques fonctionnels des CPC-EV impliqués dans l’activation des cellules endothéliales microvasculaires humaines (HMEC-1) en comparant le contenu des préparations EV fonctionnelles et non fonctionnelles (CPC-). Ensuite, nous avons étudié la contribution des protéines individuelles associées aux EV, la protéine plasmatique A associée à la grossesse (PAPP-A) et le Nidogen-1 (NID1) à l'angiogenèse médiée par le CPC-EV par la génération de EV knock-out (KO) utilisant CRISPR. /Technologie Cas9. Enfin, nous avons étudié la contribution des protéines associées à l'EV par rapport aux protéines co-isolées à la fonction du CPC-EV en utilisant une purification basée sur la densité du gradient d'iodixanol.