Des facteurs de reprogrammation poussent les cellules cardiaques à libérer des exosomes qui protègent les cellules voisines de la mort cellulaire

L'apoptose des cardiomyocytes est un moteur majeur de la perte musculaire après un infarctus du myocarde, ainsi que dans les cœurs défaillants ou vieillissants, et même une activation faible de la caspase-3 peut altérer la fonction cardiaque. Comme le cœur adulte se régénère mal, les stratégies qui stimulent à la fois la prolifération et la protection des cellules survivantes sont attrayantes. Cette étude cherchait à savoir si deux facteurs de reprogrammation, déjà connus pour induire la réentrée des cardiomyocytes dans le cycle cellulaire, STEMIN et YAP5SA, activent aussi un programme anti-apoptotique qui se propage par les exosomes.

L'équipe a administré des modRNA codant STEMIN et YAP5SA (comparés à SRF et YAP1 de type sauvage) à des cardiomyocytes de rat et humains. L'ATAC-seq sur des cellules de rat a montré une accessibilité accrue de la chromatine à environ 105 loci de miARN (environ 85 % avec STEMIN et 93 % avec YAP5SA), et 46 de ces miARN sont prédits comme ciblant des caspases et des gènes de la famille TP53. Le RNA-seq sur des cardiomyocytes humains adultes primaires a montré une baisse d'expression de gènes liés à l'apoptose (p. ex. TP53, CASP3, CASP6, CASP9, BAK1, BAX) et une hausse de miR-101-3p, de miR-499a-5p et de membres de la famille let-7. La qPCR dans des cellules AC16 a montré une baisse de CASP3 de 67 %, 84 % et 98 % avec STEMIN, YAP5SA et leur association, respectivement. Des tests de gène rapporteur par luciférase ont confirmé que let-7c-5p supprime l'activité des 3′-UTR de TP53 (66 %) et de RB1 (50 %) ; les autres effets miARN–cible n'étaient que des tendances non significatives.

Les exosomes issus de cellules AC16 traitées par modRNA avaient la taille attendue, contenaient des protéines distinctes et étaient enrichis en miARN, notamment let-7c-5p, miR-21-5p et miR-16-5p, dont environ 70 % contenaient des motifs connus de tri vers les exosomes. Dans des cellules exposées à la staurosporine, les modRNA STEMIN ou YAP5SA ont réduit l'immunofluorescence de la caspase-3 clivée jusqu'à 92–98 %, et les miARN individuels de 72–98 %. La cytométrie en flux a montré des réductions plus modestes (environ 16–37 %). Le transfert d'exosomes a réduit la caspase-3 clivée de 46 à 80 % de manière dose-dépendante, les réductions du TUNEL n'étant significatives que pour les exosomes YAP5SA à la dose la plus élevée. Chez des souris ayant subi une ligature coronaire, une seule injection de modRNA STEMIN plus YAP5SA a diminué d'environ 28 % le marquage de la caspase-3 clivée à 48 heures par rapport au témoin.

Dans l'ensemble, les données soutiennent un modèle dans lequel ces facteurs produisent un signal paracrine pro-survie, véhiculé par les exosomes, en plus de leurs effets pro-prolifératifs, ce qui pourrait être exploité pour la réparation cardiaque.

Des réserves importantes s'imposent : l'étude in vivo n'a porté que sur sept souris, le protocole ne permet pas de distinguer les effets des exosomes des effets directs autonomes à la cellule, et le ciblage par les miARN était en grande partie prédit plutôt que démontré. La fonction cardiaque, la contribution de la prolifération à la perte cellulaire et les résultats à long terme n'ont pas été mesurés, et plusieurs auteurs ont des intérêts commerciaux.