Mardi 23 juillet 2013.-Dans un nouvel article publié cette semaine dans la revue 'Nature', une équipe de la Perelman School of Medicine de l'Université de Pennsylvanie, aux États-Unis, démontre que le système vasculaire pulmonaire, les vaisseaux sanguins qui se connectent le cœur vers le poumon se développe même en l'absence du poumon. Les souris dont le développement pulmonaire est inhibé ont encore des vaisseaux sanguins pulmonaires, ce qui a révélé aux chercheurs que les progéniteurs cardiaques, ou cellules souches, sont essentiels au co-développement cardiopulmonaire.
L'évolution des adaptations à la vie sur terre a longtemps intrigué les biologistes, qui savent que le codéveloppement des systèmes cardiovasculaire et pulmonaire est une adaptation évolutive récente à la vie en dehors de l'eau, c'est-à-dire le couplage de la fonction du cœur avec la fonction d'échange gazeux du poumon, l'un des organes les plus récents qui se sont développés chez les mammifères et sans doute le plus important pour la vie terrestre.
La maturation coordonnée des cellules de ces deux systèmes est illustrée au cours du développement embryonnaire, lorsque les cellules progénitrices primitives du poumon font saillie dans les cellules progénitrices cardiaques primitives alors que les deux organes se développent en parallèle pour former la circulation cardiopulmonaire. Cependant, on sait peu de choses sur les signaux moléculaires qui guident le développement simultané et comment une cellule progénitrice commune aux deux organes peut influencer la pathologie de maladies apparentées, telles que l'hypertension pulmonaire.
L'équipe de Penn, dirigée par Edward E. Morrisey, professeur de médecine et de biologie cellulaire et du développement et directeur scientifique du Penn Institute for Regenerative Medicine, a identifié une population de cellules progénitrices mésodermes cardiopulmonaires multipotentes qu'ils appelaient CPP, qui peut être distinguée de nombreuses autres d'autres cellules embryonnaires précoces par l'expression d'une molécule de signalisation bien étudiée, Wnt2.
"Nous nous demandons si ces cellules progénitrices sont capables de générer du cœur et des poumons - dit Morrisey -. Nos données montrent qu'il existe des cellules Wnt2 positives avant le développement pulmonaire et aident à coordonner le co-développement du poumon et du cœur en générant des cellules en les deux tissus. "
La question de la façon dont le poumon se développe et se connecte au système cardiovasculaire intrigue l'équipe du laboratoire Morrisey depuis de nombreuses années. "Il est tout à fait évident pour quiconque a étudié l'anatomie de la plupart des animaux terrestres que le cœur et les poumons sont intimement liés. Cela se reflète même en médecine clinique, où dans de nombreux endroits, y compris la Perelman School of Medicine, dont la Division de médecine cardiovasculaire était autrefois connue sous le nom de Division de médecine cardiopulmonaire », explique Morrisey.
Le laboratoire de Morrisey a commencé son enquête en posant quelques questions simples: comment le poumon et le cœur co-développent-ils et quels sont les signaux critiques qui régulent ce processus? La percée dans ce travail est survenue lorsque l'équipe a caractérisé le modèle d'expression du gène Wnt2.
"Wnt2 s'exprime à un endroit unique dans l'embryon précoce, exactement entre le début du cœur et le tube de l'intestin, d'où proviendra le poumon", explique ce scientifique. Cela a permis aux auteurs de créer un système modèle chez la souris, dont l'anatomie cardiopulmonaire est très similaire à celle de l'homme, et de déterminer si les cellules positives pour Wnt2 pourraient coordonner le co-développement du cœur et du poumon.
En suivant cette lignée cellulaire, ils ont montré que les cellules Wnt2 génèrent des clones individuels qui, à leur tour, génèrent à la fois du tissu cardiaque et pulmonaire, y compris des cardiomyocytes et des cellules des vaisseaux sanguins tels que le muscle lisse vasculaire. Ainsi, ils ont découvert que les CPP sont capables de générer la grande majorité des types de cellules embryonnaires précoces dans le cœur et les poumons. Ces études ont également montré que différentes lignées cellulaires dans le poumon sont liées, par exemple, que le muscle lisse vasculaire et les voies respiratoires ont une cellule progénitrice commune dans le poumon.
Le développement du CPP est régulé par l'expression d'une autre protéine bien connue appelée «hérisson», qui est nécessaire pour la bonne connexion du système vasculaire pulmonaire au cœur. Ces études montrent que le «hérisson», qui est également exprimé par les cellules progénitrices pulmonaires précoces, aide à promouvoir la CPP pour se différencier en la composante musculaire lisse du système vasculaire pulmonaire.
Ces résultats identifient une nouvelle population de progéniteurs cardio-pulmonaires multiples puissants qui coordonnent le co-développement du cœur et du poumon, qui est nécessaire pour l'adaptation à l'existence terrestre. En outre, ils ont également des implications importantes pour les maladies qui affectent les deux organes, telles que l'hypertension pulmonaire, car il n'est pas clair si l'hypertension pulmonaire est principalement une maladie pulmonaire ou s'il existe également des défauts intrinsèques dans le cœur ou le système cardiovasculaire.
L'identification des CPP pourrait fournir des données importantes sur l'hypertension pulmonaire et d'autres maladies en identifiant une cellule progénitrice commune pour les deux organes. Les futures études porteront sur la question de savoir si la PPC existe dans le système cardio-pulmonaire adulte et si elle joue un rôle dans la réponse des poumons et du cœur à une blessure ou à une maladie.
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L'évolution des adaptations à la vie sur terre a longtemps intrigué les biologistes, qui savent que le codéveloppement des systèmes cardiovasculaire et pulmonaire est une adaptation évolutive récente à la vie en dehors de l'eau, c'est-à-dire le couplage de la fonction du cœur avec la fonction d'échange gazeux du poumon, l'un des organes les plus récents qui se sont développés chez les mammifères et sans doute le plus important pour la vie terrestre.
La maturation coordonnée des cellules de ces deux systèmes est illustrée au cours du développement embryonnaire, lorsque les cellules progénitrices primitives du poumon font saillie dans les cellules progénitrices cardiaques primitives alors que les deux organes se développent en parallèle pour former la circulation cardiopulmonaire. Cependant, on sait peu de choses sur les signaux moléculaires qui guident le développement simultané et comment une cellule progénitrice commune aux deux organes peut influencer la pathologie de maladies apparentées, telles que l'hypertension pulmonaire.
L'équipe de Penn, dirigée par Edward E. Morrisey, professeur de médecine et de biologie cellulaire et du développement et directeur scientifique du Penn Institute for Regenerative Medicine, a identifié une population de cellules progénitrices mésodermes cardiopulmonaires multipotentes qu'ils appelaient CPP, qui peut être distinguée de nombreuses autres d'autres cellules embryonnaires précoces par l'expression d'une molécule de signalisation bien étudiée, Wnt2.
"Nous nous demandons si ces cellules progénitrices sont capables de générer du cœur et des poumons - dit Morrisey -. Nos données montrent qu'il existe des cellules Wnt2 positives avant le développement pulmonaire et aident à coordonner le co-développement du poumon et du cœur en générant des cellules en les deux tissus. "
La question de la façon dont le poumon se développe et se connecte au système cardiovasculaire intrigue l'équipe du laboratoire Morrisey depuis de nombreuses années. "Il est tout à fait évident pour quiconque a étudié l'anatomie de la plupart des animaux terrestres que le cœur et les poumons sont intimement liés. Cela se reflète même en médecine clinique, où dans de nombreux endroits, y compris la Perelman School of Medicine, dont la Division de médecine cardiovasculaire était autrefois connue sous le nom de Division de médecine cardiopulmonaire », explique Morrisey.
Le laboratoire de Morrisey a commencé son enquête en posant quelques questions simples: comment le poumon et le cœur co-développent-ils et quels sont les signaux critiques qui régulent ce processus? La percée dans ce travail est survenue lorsque l'équipe a caractérisé le modèle d'expression du gène Wnt2.
"Wnt2 s'exprime à un endroit unique dans l'embryon précoce, exactement entre le début du cœur et le tube de l'intestin, d'où proviendra le poumon", explique ce scientifique. Cela a permis aux auteurs de créer un système modèle chez la souris, dont l'anatomie cardiopulmonaire est très similaire à celle de l'homme, et de déterminer si les cellules positives pour Wnt2 pourraient coordonner le co-développement du cœur et du poumon.
En suivant cette lignée cellulaire, ils ont montré que les cellules Wnt2 génèrent des clones individuels qui, à leur tour, génèrent à la fois du tissu cardiaque et pulmonaire, y compris des cardiomyocytes et des cellules des vaisseaux sanguins tels que le muscle lisse vasculaire. Ainsi, ils ont découvert que les CPP sont capables de générer la grande majorité des types de cellules embryonnaires précoces dans le cœur et les poumons. Ces études ont également montré que différentes lignées cellulaires dans le poumon sont liées, par exemple, que le muscle lisse vasculaire et les voies respiratoires ont une cellule progénitrice commune dans le poumon.
Le développement du CPP est régulé par l'expression d'une autre protéine bien connue appelée «hérisson», qui est nécessaire pour la bonne connexion du système vasculaire pulmonaire au cœur. Ces études montrent que le «hérisson», qui est également exprimé par les cellules progénitrices pulmonaires précoces, aide à promouvoir la CPP pour se différencier en la composante musculaire lisse du système vasculaire pulmonaire.
Ces résultats identifient une nouvelle population de progéniteurs cardio-pulmonaires multiples puissants qui coordonnent le co-développement du cœur et du poumon, qui est nécessaire pour l'adaptation à l'existence terrestre. En outre, ils ont également des implications importantes pour les maladies qui affectent les deux organes, telles que l'hypertension pulmonaire, car il n'est pas clair si l'hypertension pulmonaire est principalement une maladie pulmonaire ou s'il existe également des défauts intrinsèques dans le cœur ou le système cardiovasculaire.
L'identification des CPP pourrait fournir des données importantes sur l'hypertension pulmonaire et d'autres maladies en identifiant une cellule progénitrice commune pour les deux organes. Les futures études porteront sur la question de savoir si la PPC existe dans le système cardio-pulmonaire adulte et si elle joue un rôle dans la réponse des poumons et du cœur à une blessure ou à une maladie.
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