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Un atlas biomoléculaire de la moelle osseuse donne un aperçu unique du processus d'hématopoïèse
Dernière revue: 02.07.2025
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Des chercheurs de l'Hôpital pour enfants de Philadelphie (CHOP) et de la Faculté de médecine Perelman de l'Université de Pennsylvanie ont créé un nouvel atlas performant de la moelle osseuse, qui offrira au public un passeport visuel unique en son genre pour l'ensemble de l'hématopoïèse, saine et pathologique. Les résultats sont publiés dans la revue Cell.
« Pour la première fois, nous disposerons d'un cadre complet pour visualiser l'expression génétique complète et l'organisation spatiale des cellules de la moelle osseuse », a déclaré Kai Tan, PhD, auteur principal de l'étude, professeur au département de pédiatrie et chercheur au Centre de recherche sur le cancer infantile du CHOP. « Bien que notre article soit fondamental, nous envisageons que cet atlas serve à développer de nouveaux tests diagnostiques, à identifier de nouvelles cibles pour la thérapie CAR-T et d'autres approches thérapeutiques, et à découvrir des biomarqueurs spatiaux de la maladie. »
Bien que l'initiative ait été menée par le CHOP et l'Université de Pennsylvanie, la recherche s'inscrit également dans le cadre d'un projet plus vaste appelé Programme d'Atlas BioMoléculaire Humain (HuBMAP). Le consortium HuBMAP est composé de 42 groupes de recherche différents issus d'universités de 14 États et de quatre pays. Les chercheurs collaborent pour créer la prochaine génération de technologies d'analyse moléculaire et d'outils informatiques qui permettront de créer des cartes et des atlas tissulaires de base des fonctions et des relations entre les cellules du corps humain.
« Une recherche d'une telle ampleur n'est possible que grâce à un travail d'équipe colossal », a déclaré Showik Bandyopadhyay, PhD, auteur principal de l'étude et médecin-chercheur en formation dans le laboratoire de Tan. « Grâce à des collaborations entre plusieurs institutions et consortiums de recherche, nous avons pu acquérir des connaissances fondamentales sur les éléments constitutifs microscopiques du corps humain. »
Les scientifiques émettent depuis longtemps l'hypothèse que, bien que la moelle osseuse soit majoritairement constituée de cellules sanguines, un faible pourcentage de cellules non sanguines pourrait jouer un rôle important dans les maladies de la moelle osseuse chez l'enfant et l'adulte, telles que la leucémie, les syndromes myéloprolifératifs ou les syndromes d'insuffisance médullaire. Cependant, jusqu'à cette étude, ces études se heurtaient à des difficultés techniques liées à la rareté et à la fragilité de ces cellules.
Cet article est le premier à surmonter ces limitations et à établir un profil complet de la moelle osseuse humaine adulte grâce au séquençage d'ARN sur cellule unique. Cette technique permet d'obtenir les profils génétiques complets de dizaines de milliers de cellules individuelles, révélant ainsi la composition complète des types cellulaires qui composent un organe.
Source: Cell (2024). DOI: 10.1016/j.cell.2024.04.013
Dans cette étude, les scientifiques se sont concentrés sur la moelle osseuse, qui régule des processus importants du développement des cellules sanguines et de l'immunité. Ils ont identifié au moins neuf sous-types de cellules non hématopoïétiques, dont des cellules stromales, des cellules osseuses et des cellules endothéliales (sanguines), dont au moins trois n'avaient jamais été décrites auparavant, produisant d'importants facteurs de soutien. Les chercheurs ont créé une encyclopédie de ces cellules non sanguines rares produisant des facteurs considérés comme importants pour l'hématopoïèse humaine, ce qui permettra de mieux comprendre la communication cellulaire sur laquelle se concentrer dans les études futures.
Leurs résultats soulignent le rôle croissant de la technologie dans la recherche biomoléculaire actuelle. Les auteurs ont créé un atlas spatial de la moelle osseuse, incluant quelque 800 000 cellules, grâce à une nouvelle technique sophistiquée appelée CODEX, combinée à l'apprentissage automatique. Cette approche, associée à une annotation manuelle minutieuse de milliers de cellules et de structures, leur a permis de déterminer que la moelle osseuse saine présente une organisation spatiale très distincte et que les cellules adipeuses sont plus étroitement liées aux cellules hématopoïétiques qu'on ne le pensait auparavant.
« Nous commençons tout juste à comprendre ce qui est possible », a déclaré Tan. « De futures études pourront s'appuyer sur nos travaux et accélérer la recherche sur la moelle osseuse, dans l'espoir qu'un jour ces voies numériques mèneront à des avancées médicales dans le traitement de la leucémie aiguë et d'autres maladies de la moelle osseuse. »
Ling Qing, PhD, autre auteur principal de l'étude et professeur de chirurgie orthopédique à la Perelman School of Medicine, est d'accord et pense que l'étude produira des résultats à long terme.
« Appliquées à des échantillons de patients atteints de leucémie, ces techniques révèlent une expansion de cellules mésenchymateuses, un type rare de cellules non sanguines, au niveau des cellules cancéreuses de la moelle osseuse », a déclaré Qing. « Cela ouvre la voie à une nouvelle voie pour le traitement futur de la maladie. »