Les cellules souches jouent un rôle central dans le développement des organismes et le maintien de leur intégrité au cours de la vie adulte. Ainsi, en réponse à une blessure, des signaux moléculaires sont envoyés pour réactiver la prolifération des cellules souches en vue de réparer le tissu affecté (par exemple, la peau brûlée à la suite d’un coup de soleil, des épithéliums gastro-intestinaux endommagés lors de la prise d’un médicament irritant). Cette réponse tissulaire implique donc une réplication des cellules souches, dont certaines vont ensuite se différencier pour régénérer le tissu endommagé.

Lorsque le tissu est réparé, un « signal rétroactif » est envoyé afin de stopper la prolifération des cellules souches. Ce signal contrecarre l’effet de la stimulation générée par l’apport de nutriments issus de notre alimentation à travers l’activation de la voie insuline/IGF-1. Tandis que cette stimulation par l’insuline/IGF-1 est quotidienne et régulière – la voie de signalisation activée par l’insuline/IGF-1 est importante pour la croissance des organismes – la prolifération des cellules souches suit plutôt les besoins tissulaires. Cela implique que le signal rétroactif provenant des tissus prévaut sur la signalisation insuline/IGF-1. Ce signal est critique parce qu’il permet « d’économiser » les divisions des cellules souches et, ainsi, de minimiser leurs chances d’accumuler des mutations.

Maria Lindsay-Naranjo et Jichao Deng, doctorant en biologie cellulaire et moléculaire, travaillent dans le laboratoire du professeur Narbonne. Photo: Josée Beaulieu

« À partir du moment où les cellules souches se différencient, leur nombre de divisions est limité et, donc, leur potentiel d’accumuler de nouveaux changements pour devenir cancéreuses est faible. Seules les cellules souches qui continuent de se répliquer durant toute la vie et qui accumulent des mutations sur une longue période auraient le potentiel de se transformer progressivement en cellules cancéreuses », ajoute le chercheur de l’UQTR.

« Dans beaucoup de cas, poursuit-il, le cancer pourrait donc provenir de cellules souches qui se seraient déréglées en accumulant des mutations et changements épigénétiques. En ce sens, une partie de mes travaux vise à identifier les signaux qui peuvent limiter la prolifération des cellules souches, de façon à limiter leur potentiel de dérapage. »

Mettre une pause à la prolifération des cellules souches

Dans le cadre d’une subvention octroyée par les Instituts de recherche en santé du Canada (IRSC) à hauteur de 650 000 $ sur 5 ans, Patrick Narbonne s’intéresse plus particulièrement au mécanisme de régulation homéostatique ainsi qu’à deux gènes en particulier qui sont impliqués dans celui-ci.

Patrick Narbonne est titulaire de la Chaire de recherche UQTR sur la régulation homéostatique des cellules souches et le cancer. Photo: Josée Beaulieu

La régulation homéostatique est un mécanisme servant ici à maintenir un équilibre entre le nombre de cellules différenciées dans un tissu et la prolifération des cellules souches. Un des rôles de ce mécanisme est donc d’empêcher les cellules souches de proliférer inutilement.

Patrick Narbonne a découvert que deux des gènes impliqués dans la régulation homéostatique des cellules souches sont Mitogen-Activated Protein Kinase (MAPK) et AMP-activated Protein Kinase (AMPK). « Nous cherchons à savoir dans quels tissus ces deux gènes fonctionnent pour la régulation homéostatique des cellules souches et, ensuite, voir s’il y a une connexion moléculaire entre eux. Selon nos observations, il semble qu’AMPK inhibe MAPK pour stopper la prolifération des cellules souches. Nos données préliminaires suggèrent aussi qu’ils agissent dans le même tissu, et que l’interaction pourrait donc être directe », précise celui qui est titulaire de la Chaire de recherche UQTR sur la régulation homéostatique des cellules souches et le cancer.

Celui-ci mène ses recherches en utilisant le nématode C. elegans, un petit ver transparent qui permet, entre autres, d’étudier le comportement des cellules souches de façon efficace et sans avoir à exécuter des dissections complexes.

Le nématode C. elegans (photographié ici à travers un microscope) est un petit ver transparent qui permet, entre autres, d’étudier le comportement des cellules souches. Photo: Josée Beaulieu

« À terme, cela va nous aider à comprendre les mécanismes de régulation des cellules souches chez l’humain. Cela ouvrira des portes pour manipuler la prolifération des cellules souches, en les inhibant ou en les stimulant, afin de traiter certaines maladies dégénératives ou encore le cancer », conclut le chercheur de l’UQTR.