Les scientifiques viennent de publier la carte la plus détaillée du cœur humain en développement à ce jour. L’« atlas » mobile le plus complet du cœur humain en développement à ce jour a été créé en utilisant une technologie de pointe et comprend des types de cellules jamais vus auparavant.
Connaissez le cœur comme jamais auparavant
Le cœur humain commence à se développer très tôt pendant la gestation. Le processus de formation du cœur commence seulement quelques semaines après la conception. Maintenant, les scientifiques ont publié un atlas du cœur qui inclut 75 types de cellules cardiaques, y compris des types de cellules dans les valves cardiaques et les muscles qui alimentent ses battements, qui n’avaient jamais été vus auparavant.
Ces informations montrent comment ces cellules, entre autres, s’organisent pour former les différentes structures internes du cœur dans l’utérus. La recherche, publiée mercredi 13 mars dans la revue Nature, révèle également comment les différentes cellules interagissent pendant le développement du cœur.
Pour la première fois, nous pouvons observer comment les cellules cardiaques s’organisent pour former les différentes structures du cœur avec une résolution élevée, semblable à faire un zoom sur des maisons individuelles sur Google Maps.
Déclare Elie Farah, premier auteur de l’étude et étudiant au Laboratoire de recherche Neil Chi de l’Université de Californie.
Pour élaborer leur carte, Farah et ses collègues ont étudié des cœurs humains entiers qui avaient été donnés à la Bank of Perinatal Tissues de l’UCSD, une banque de tissus utilisée pour étudier la grossesse humaine. Les cœurs de l’étude ont été donnés entre les semaines 9 et 16 du développement fœtal.
À ce stade, le cœur est déjà passé d’un simple tube à développer quatre chambres distinctes, mais il est encore beaucoup plus petit qu’un cœur adulte.
Étudier l’ARN, le compendium des gènes
Une des techniques utilisées par les chercheurs était le séquençage de l’ARN à cellule unique, qui leur a permis d’observer un type de matériau génétique appelé ARN à l’intérieur de chaque cellule cardiaque.
L’ARN transporte les plans stockés dans les gènes vers les usines de construction de protéines d’une cellule, donc l’analyse de l’ARN peut aider les scientifiques à identifier différents types de cellules.
L’autre technique utilisée dans cette étude s’appelle « hybridation in situ de fluorescence robuste à erreurs multiplexées », ou MERFISH pour faire court. Elle a été introduite en 2019 par Quan Zhu, directeur associé du Center for Epigenetics de l’UCSD et co-auteur du nouvel article. Cette méthode permet aux chercheurs de détecter et quantifier des transcrits d’ARN – les plans copiés – de centaines de gènes dans chaque cellule tout en enregistrant l’emplacement anatomique de la cellule dans un organe.
En plus d’analyser des cœurs entiers, l’équipe a réalisé des études génétiques sur des souris et effectué des tests en laboratoire sur des cellules souches humaines. Celles-ci ont montré comment différents types de cellules communiquent entre elles pour stimuler le développement des structures internes du cœur.
Par exemple, ils ont observé des interactions entre les cellules musculaires dans les ventricules du cœur, les fibroblastes ou les cellules qui contribuent à la formation du tissu conjonctif, et les cellules endothéliales qui tapissent les vaisseaux sanguins. Ces interactions pourraient jouer un rôle dans la formation des parois ventriculaires du cœur.
Bien que cet atlas soit sans précédent en termes de détails, des versions améliorées sont déjà en développement.
Le chercheur affirme que la prochaine étape, déjà en cours de développement, est de créer un modèle 3D complet du cœur humain. Ensuite, les chercheurs souhaitent suivre le développement du cœur dans le temps pour créer un « atlas 4D du cœur humain en développement » – essentiellement une sorte de « film » du développement cardiaque qui fournirait aux scientifiques une meilleure compréhension de ce processus critique.