Le rôle crucial de CDC42 dans la régulation précoce de l’activation des cellules stellaires hépatiques

Contexte académique

La fibrose hépatique (liver fibrosis) est un processus pathologique associé à diverses maladies du foie, qui progresse finalement vers la cirrhose (cirrhosis), une condition potentiellement mortelle. À l’heure actuelle, il n’existe aucun traitement efficace pour arrêter la progression de la fibrose hépatique. Les cellules stellaires hépatiques (hepatic stellate cells, HSCs) jouent un rôle clé dans la fibrose hépatique. Dans un foie sain, les HSCs sont en état de quiescence (quiescent state) et sont principalement impliquées dans le stockage des rétinoïdes (retinoid). Cependant, en cas de lésion hépatique, les HSCs sont activées et se transforment en cellules de type myofibroblaste (myofibroblast-like cells), produisant une grande quantité de matrice extracellulaire (extracellular matrix), notamment du collagène et de la fibronectine, ce qui entraîne finalement la fibrose et la cirrhose du foie. Par conséquent, inhiber l’activation des HSCs est considéré comme une cible potentielle pour traiter la fibrose hépatique.

L’activation des HSCs se divise en deux phases : la phase d’initiation (initiation phase) et la phase de perpétuation (perpetuation phase). La phase d’initiation implique des changements morphologiques, d’expression génique et de phénotype des HSCs, les rendant réactives aux stimuli fibrogéniques. La phase de perpétuation favorise et maintient ensuite l’activation des HSCs grâce à ces stimuli. Cependant, la plupart des recherches actuelles se concentrent sur la phase de perpétuation, tandis que les mécanismes de la phase d’initiation restent largement inexplorés. De plus, les HSCs déjà activées puis désactivées sont plus facilement réactivées que celles qui ne l’ont jamais été. Ainsi, comprendre les mécanismes de régulation de la phase d’initiation est essentiel pour inhiber continuellement l’activation des HSCs.

Source de l’article

Cet article intitulé “CDC42 is crucial for the early regulation of hepatic stellate cell activation” a été rédigé par Hideto Yuasa et al., et publié dans le journal American Journal of Physiology-Cell Physiology (le 28 janvier 2025). L’équipe de recherche provient de plusieurs institutions, notamment le département d’anatomie et de biologie régénérative de l’université métropolitaine d’Osaka, l’institut de recherche sur l’accélération induite par la lumière de l’université métropolitaine d’Osaka, et le département d’hépatologie de l’université métropolitaine d’Osaka. L’étude a bénéficié du soutien de plusieurs fonds, dont la Société japonaise pour la promotion des sciences (JSPS).

Processus de recherche et résultats

1. Processus de recherche

a) Modèle animal et induction de lésions hépatiques

L’étude a tout d’abord utilisé un modèle de souris C57BL/6J, où des lésions hépatiques ont été induites par injection intrapéritonéale de tétrachlorure de carbone (carbon tetrachloride, CCl4). Les souris ont été euthanasiées respectivement 1, 4 et 7 jours après l’injection, et des échantillons de foie ont été prélevés pour analyse.

b) Isolement et culture des cellules stellaires hépatiques primaires (primary HSCs, pHSCs)

Les HSCs primaires ont été isolées de souris C57BL/6J et cultivées dans des boîtes de culture normales et revêtues de E-cadhérine (E-cadherin). Grâce à des observations microscopiques et des colorations immunofluorescentes, les changements morphologiques des HSCs dans différentes conditions de culture ont été étudiés.

c) Expériences d’activation et d’inhibition de CDC42

Des inhibiteurs de CDC42 (ML141 et ZCL278) et un activateur (Rho/Rac/CDC42 activator I) ont été utilisés pour moduler l’activité de CDC42 dans les HSCs. À travers des analyses de Western blot et des colorations immunofluorescentes, les effets des variations de l’activité de CDC42 sur la morphologie et l’expression des marqueurs moléculaires des HSCs ont été analysés.

d) Analyse des échantillons de tissu hépatique humain

L’étude a également analysé des échantillons de tissu hépatique provenant de 18 patients atteints de fibrose hépatique. Grâce à la microscopie électronique à transmission (TEM) et à la reconstruction 3D, les caractéristiques morphologiques des HSCs à différents stades de fibrose ont été observées.

2. Résultats principaux

a) Changements morphologiques des HSCs lors de lésions hépatiques

L’étude a révélé qu’après traitement au CCl4, les prolongements cellulaires et les épines des HSCs (HSC spines) raccourcissent, et les cellules adoptent une forme ovale. Par la suite, les HSCs se différencient davantage en deux formes activées : plate et complexe. Pendant la période de récupération, les HSCs retrouvent leur forme stellaire de quiescence.

b) Rôle de CDC42 dans le maintien de la morphologie des HSCs quiescentes

Dans les expériences in vitro, l’activation de CDC42 peut maintenir les caractéristiques morphologiques des HSCs quiescentes, tandis que l’inhibition de CDC42 entraîne la perte de ces caractéristiques. De plus, l’activation de CDC42 inhibe l’expression des marqueurs associés aux HSCs activées (comme l’actine musculaire lisse alpha, α-SMA).

c) Rôle de CDC42 dans la fibrose hépatique in vivo

Dans les expériences in vivo, les HSCs des souris traitées avec l’inhibiteur de CDC42 ML141 perdent leurs caractéristiques morphologiques de quiescence et ne peuvent pas revenir à l’état de quiescence depuis l’état activé. En outre, les HSCs dans les zones fibreuses du foie humain montrent également des changements morphologiques associés à une activation précoce.

3. Conclusions et signification

L’étude conclut que CDC42 est un facteur clé dans la régulation des changements morphologiques et moléculaires associés à l’activation des HSCs. L’activation de CDC42 permet de maintenir les caractéristiques morphologiques des HSCs quiescentes et inhibe leur activation. Cette découverte offre de nouvelles cibles pour le développement de médicaments contre la fibrose hépatique, avec une valeur scientifique importante et un potentiel d’application clinique.

4. Points forts de l’étude

• Découverte majeure : CDC42 joue un rôle crucial dans la régulation précoce de l’activation des HSCs, maintenant les caractéristiques morphologiques des HSCs quiescentes.
• Innovation méthodologique : L’étude a utilisé des techniques de reconstruction 3D et de microscopie électronique à transmission pour observer en détail les changements morphologiques des HSCs dans différents états.
• Valeur applicative : CDC42, en tant que nouvelle cible thérapeutique pour la fibrose hépatique, fournit une base théorique pour le développement de nouveaux traitements.

Autres informations précieuses

L’étude a également révélé que les changements morphologiques des HSCs autour des zones fibreuses sont étroitement liés à la progression de la fibrose hépatique. Cette découverte ouvre de nouvelles perspectives pour le diagnostic précoce de la fibrose hépatique. De plus, l’étude a montré que CDC42 inhibe l’activation des HSCs en régulant leur adhésion aux hépatocytes. Ce mécanisme offre une nouvelle perspective pour comprendre l’apparition et le développement de la fibrose hépatique.

Conclusion

Cette étude, à travers des observations détaillées des changements morphologiques des HSCs, révèle le rôle crucial de CDC42 dans la fibrose hépatique. Elle apporte non seulement de nouvelles perspectives pour comprendre les mécanismes de la fibrose hépatique, mais propose également des cibles potentielles pour le développement de traitements contre cette affection. À l’avenir, des recherches supplémentaires sur les mécanismes de régulation de CDC42 et ses applications dans le traitement de la fibrose hépatique auront une importance scientifique et clinique significative.