Les mécano-amplificateurs présents dans l'ADN permettent aux cellules de percevoir la rigidité des tissus et pourraient offrir une piste pour maîtriser la fibrose

<p>Les signaux mécaniques, comme la rigidité de la matrice extracellulaire, influencent le comportement des cellules et jouent un rôle dans le vieillissement, la fibrose, la formation des tumeurs et l'athérosclérose. La manière dont ces signaux remodèlent l'activité de l'ADN régulateur reste incomplètement comprise. Cette étude, publiée dans Science, a combiné le profilage de l'épigénome, l'édition épigénétique et un criblage CRISPR afin d'identifier des éléments régulateurs sensibles à la mécanique, appelés mécano-amplificateurs (« mechanoenhancers »).</p>

<p>Les chercheurs ont cultivé des fibroblastes primaires de prépuce néonatal humain (HFF) et des cellules épithéliales pulmonaires d'origine tumorale A549 pendant 20 heures sur des hydrogels mous (1 kPa) ou rigides (50 kPa), ainsi que sur du plastique de culture tissulaire. Le séquençage de l'ARN (RNA-seq) a identifié 4 009 gènes différentiellement exprimés dans les HFF et 221 dans les cellules A549, dont 76 en commun. Parmi les gènes communs figuraient des gènes classiquement associés à YAP/TAZ, tels que CYR61, CTGF et ANKRD1, dont l'expression était augmentée sur les matériaux plus rigides. Environ 23 % des pics de chromatine accessible dans les HFF et 15 % dans les cellules A549 différaient entre les hydrogels mous et rigides, avec une répartition égale entre les deux conditions de rigidité.</p>

<p>Les analyses de motifs et d'empreintes (« footprinting ») ont mis en évidence une liaison des facteurs de transcription dépendante de la rigidité. Les motifs TEAD montraient une plus grande liaison protéique sur les hydrogels rigides dans les deux types cellulaires ; les motifs de la famille CEBP étaient préférentiellement liés sur les hydrogels mous dans les HFF. L'analyse HiCAR dans les HFF suggère que des contacts de chromatine à longue distance pourraient contribuer aux changements transcriptionnels dépendants de la rigidité. Toutefois, une accessibilité différentielle à elle seule ne démontre pas que chaque région sensible soit un amplificateur (« enhancer ») fonctionnel.</p>

<p>Des tests fonctionnels ont identifié un amplificateur sensible à la mécanique, situé à environ 14 kb en amont de FZD2, qui s'active sur les matériaux plus rigides. Les chercheurs ont également étudié la régulation de MYH9, qui code la myosine IIA non musculaire et dont l'expression dépendait de la rigidité dans les HFF. Un criblage par interférence CRISPR a ciblé 114 régions accessibles autour de MYH9 à l'aide de 5 192 ARN guides. L'extrait fourni s'interrompt pendant la présentation de ce criblage ; les résultats de validation qui ont suivi ne peuvent donc pas être évalués ici.</p>

<p>Le résumé indique que les mécano-amplificateurs régulent des fonctions telles que l'apoptose, la mécanotransduction, la prolifération et la migration. L'édition de ces éléments sur des matériaux rigides a ajusté l'expression des gènes vers les niveaux observés sur des matériaux plus mous. Dans des fibroblastes pulmonaires issus de donneurs sains et de donneurs atteints de FPI, l'édition a réduit les réponses transcriptionnelles médiées par la rigidité et empêché l'activation de gènes associés à la transition fibroblaste-myofibroblaste. Ces résultats étayent une stratégie potentielle pour cibler les maladies d'origine mécanique, mais le matériel fourni n'établit ni l'efficacité clinique, ni les effets à long terme dans les tissus, ni la supériorité par rapport aux inhibiteurs de voies de signalisation.</p>