Cellule progénitrice pancréatique - Pancreatic progenitor cell
| Cellule progénitrice pancréatique | |
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 Les îlots pancréatiques de souris sont une région potentielle où résident les progéniteurs pancréatiques
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| Des détails | |
| Précurseur | foregut endoderme |
| Identifiants | |
| Latin | Cellula pancreaticum praecursoria |
| E | H2.00.01.0.00005 |
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Termes anatomiques de la microanatomie | |
Les cellules progénitrices pancréatiques sont des cellules souches multipotentes provenant de l' endoderme de l' intestin antérieur en développement qui ont la capacité de se différencier en progéniteurs spécifiques à la lignée responsables du pancréas en développement .
Ils donnent naissance aux cellules endocrines et exocrines. Les cellules exocrines constituent les cellules acineuses et les cellules canalaires . Les cellules endocrines constituent les cellules bêta qui fabriquent l' insuline , les cellules alpha qui sécrètent le glucagon , les cellules delta qui sécrètent la somatostatine et les cellules PP qui sécrètent le polypeptide pancréatique .
Il a été démontré que les cellules progénitrices pancréatiques proviennent de cellules provenant de l'intestin antérieur en développement au cours du développement des mammifères. Il a été observé dans l'embryon en développement aux stades E9.0 à E9.5 qu'il existe un amas de cellules qui donnent naissance au pancréas. Ces clusters ont été caractérisés pour montrer des propriétés multipotentes.
Développement
Le pancréas est un organe d'origine endodermique. L' endoderme fait partie des trois couches germinales qui composent l' embryon en développement . L'origine du tissu pancréatique provient des aspects dorsal et ventral de l'intestin antérieur postérieur. Ils peuvent être observés entre E9.0 et E9.5 au cours du développement embryonnaire . La fusion de ces bourgeons se produit pendant la rotation de l'intestin en développement. Le pancréas fusionné et développé est constitué de cellules sécrétrices d'enzymes pancréatiques (cellules exocrines ), de cellules de transport d'enzymes digestives (cellules canalaires) et de cellules productrices d'hormones ( cellules endocrines ). Ces cellules endocrines se développent dans des zones discrètes du pancréas appelées îlots.
Chez l'homme, le bourgeon dorsal peut être observé 26 jours après la fécondation. Cependant, les cellules des îlots ne peuvent être observées qu'à 52 jours après la fécondation. Le développement des cellules bêta précède celui des autres cellules endocrines des îlots. Toutes les cellules des îlots de Langerhans peuvent être observées au cours du premier trimestre chez l'homme. Cette variation dans le développement des sous-types de cellules des îlots est due à l' expression génique différentielle et aux voies d'induction des cellules progénitrices.
Emplacements
Des expériences de traçage de lignées génétiques ont été réalisées par divers groupes de recherche pour montrer que les amas de cellules provenant de l'intestin antérieur en développement expriment un facteur de transcription appelé PDX1 (Pancreatic and duodenal homeobox 1). Il a été démontré que ce facteur de transcription donne naissance aux lignées de cellules souches multipotentes contribuant aux cellules endocrines, exocrines et canalaires du pancréas. Ces cellules se sont avérées être spatialement situées à l'extrémité de l'arbre pancréatique ramifié. Plus tard, on montre que ces cellules proviennent du bourgeon dorsal du pancréas en développement.
Pdx1 est accepté comme le premier marqueur de la différenciation pancréatique. Pdx1 s'est avéré être un marqueur pour toutes les cellules progénitrices du pancréas et de l'intestin moyen. L'expression de Pdx1 est empirique pour conduire le pancréas en développement après le stade de bourgeon où deux bourgeons (dorsaux et latéraux) du pancréas immature se développent. Il a été démontré que la signalisation Notch régule le nombre de cellules exocrines et endocrines dans le pancréas, mais pas sans la présence de Pdx1. La signalisation Notch permet l'expansion des progéniteurs pancréatiques par le processus d' inhibition latérale .
Il a été démontré que ces cellules possèdent 28 gènes régulant le cycle cellulaire à réguler positivement, montrant qu'il s'agit de cellules prolifératives ayant la capacité de remplacer et de donner naissance à de multiples populations cellulaires dans le pancréas.
Règlement du cahier des charges
Il a été démontré que les progéniteurs pancréatiques proviennent de l'expression précoce du gène Mnx1 /Hlxb1 (Motor Neuron and pancreas homobox 1). L'expression de Mnx1 s'est avérée importante pour le développement de la Pdx1 dorsale, agissant ainsi comme un facteur de transcription nécessaire pour la spécification de l'endoderme de l'intestin antérieur en Pdx1 exprimant les progéniteurs pancréatiques. De même, un autre ensemble de gènes Gata4 (protéine de liaison GATA 4) et Hnf1b /Tcf2 (gène HNF homobox B) est requis pour le développement du bourgeon ventral du pancréas en développement. Ces gènes régulent l'expression de Mnx1 dans le bourgeon ventral, conduisant à la spécification du développement des cellules progénitrices pancréatiques exprimant Pdx1. Un gène Onecut1 /Hnf6 (facteur de transcription du membre de la famille du domaine onecut 1) est également responsable de l'expression opportune de Pdx1 dans les bourgeons ventraux et dorsaux. L'expression de cette protéine contribue donc également à la formation de ces progéniteurs pancréatiques exprimant Pdx1. Il est important de noter ici que les bourgeons dorsaux et ventraux en développement sont caractérisés comme endoderme, et ce n'est qu'après l'expression de Pdx1 (spécification de l'endoderme à un état multipotent de cellules souches) que la transition endoderme à progéniteur pancréatique se produit.
Le nombre variable de gènes montre les multiples voies d'induction de l' endoderme en développement , intrinsèquement au sein de l'endoderme (par exemple, notch signalisation) ou à partir du mésoderme cardiaque adjacent ( Sonic hedgehog protein inhibition by Fibroblast growth factor ).
La différence entre les progéniteurs pancréatiques et les progéniteurs hépatiques est également notable, car Hhex1 (gène homéoboîte hématopoïétiquement exprimé) est responsable de l'origine des cellules progénitrices pancréatiques. En l'absence de Hhex (chez les souris doublement négatives Hhex), le foie se développe mais pas le pancréas, ce qui montre que Hhex permet une spécification divergente d'un progéniteur pancréatique plutôt que de permettre la formation d'un progéniteur hépatique.
Développer des lignées
Les cellules progénitrices pancréatiques ont la capacité de se différencier en précurseurs endocriniens et exocrines.
Lignée endocrinienne
Les précurseurs endocriniens sont un groupe engagé de progéniteurs qui se développent dans toutes les cellules endocrines du pancréas. Les lignées endocriniennes se développent en cellules Delta, cellules PP, cellules Epsilon, cellules bêta et cellules Alpha . Les cellules alpha produisent du glucagon et les cellules bêta produisent de l' insuline . L'insuline et le glucagon régulent de manière antagoniste l'homéostasie du glucose dans le corps des mammifères. Les cellules PP produisent un polypeptide pancréatique qui est un régulateur des sécrétions endocrines et exocrines dans le pancréas et l'intestin. Cellules delta qui produisent la somatostatine qui est une hormone inhibant l'hormone de croissance et qui a une fonction importante dans la régulation de la production d'hormones par l' hypophyse antérieure. Les cellules Epsilon produisent la ghréline (hormone de la faim) qui est un neuropeptide qui agit sur le centre hypothalamique du cerveau, où il se couple avec le GHSR (récepteurs sécrétagogues de l'hormone de croissance) et médie la faim.
Lignée exocrine
La cellule progénitrice exocrine se développe en cellules précurseurs exprimant l'amylase. Ces cellules peuvent ensuite être identifiées dans les tissus comme étant de nature sécrétoire et contribuent à la production d'enzymes pancréatiques.
Lignée canalaire
Les progéniteurs canalaires sont un groupe de précurseurs qui se développent en cellules canalaires dans le pancréas. Ces cellules tapissent les canaux et proviennent également de progéniteurs pancréatiques.
Marqueurs
Les progéniteurs endodermiques expriment Hnf6 et Hnf1b, ce sont donc des cellules Hnf6+/Hnf1b+. En raison de la suppression de la signalisation Sonic hedgehog, les cellules progénitrices pancréatiques se développent et donnent naissance à plusieurs lignées cellulaires. Les cellules progénitrices pancréatiques sont des cellules Nkx2.2+/Nkx6.1+/P48+.
Cellules endocrines
Les cellules progénitrices endocriniennes se développent à partir des cellules progénitrices pancréatiques sous l'influence de Ngn3 (neurogénine 3). Cet engagement du destin cellulaire est dû à l'expression de Sox9 (facteur de transcription de la boîte HMB 9) et à la suppression de la signalisation Notch. Les cellules progénitrices pancréatiques sont donc des cellules Ngn3+/NeuroD+/IA1+/Isl1+/ Pax6 +. Ces cellules se développent ensuite en pro-précurseurs des cellules bêta sous l'influence de Pax4. Les pro-précurseurs des cellules bêta sont les cellules MafB+/Pdx1+/Nkx2.2+. Ces pro-précurseurs de cellules bêta sont déterminés à former des précurseurs de cellules bêta exprimant Pax1. Enfin, les précurseurs des cellules bêta mûrissent en cellules bêta adultes matures qui sont Pdx1+/Nkx2.2+/Nkx6.1+/Pax6+/NeuroD+/MafA+.
Les cellules progénitrices endocriniennes se développent également en pro-précurseurs des cellules delta exprimant Pax4 et Pax6. Ils forment alors des cellules précurseurs des cellules delta Som+. Ces précurseurs de cellules delta mûrissent en cellules delta qui sont Brn+/Pax6+.
De plus, les cellules progénitrices endocriniennes forment également des pro-précurseurs des cellules PP Nkx2.2+, qui sont ensuite déterminés à former des cellules précurseurs PP+ (polypeptide pancréatique) et plus tard des cellules PP. Les progéniteurs endocriniens sont également responsables de la formation des cellules epsilon.
Cellules exocrines
Ces cellules progénitrices se développent à partir de cellules progénitrices pancréatiques et sont des cellules P48+. Ces cellules se développent en cellules exocrines matures amylase+/P48+.
Cellule canalaire
Ces cellules expriment Hnf6 et proviennent de cellules progénitrices pancréatiques. Ils sont particuliers car leur morphologie et leurs caractéristiques sont similaires à celles de la cellule progénitrice pancréatique. Les précurseurs des cellules canalaires expriment Hnf6 avant de se développer dans la cellule canalaire mature du pancréas.
Régénération pancréatique
Le potentiel de régénération du pancréas adulte a été un point central du débat. De nombreux groupes de recherche, y compris d'éminents chercheurs dans le domaine, ont été incapables de déterminer la présence ou l'absence réelle de ces cellules et leur fonction dans la régénération pancréatique, comme leur nom l'indique. Cela est dû au fait que leur potentiel de régénération dans un cadre expérimental est perdu. Cependant, de nouvelles études montrent que les facteurs de croissance de la superfamille TGF-bêta peuvent être impliqués dans la régénération des cellules pancréatiques. Les cellules souches mésenchymateuses pancréatiques isolées de digestions canalaires ont également montré un potentiel régénératif sous l'effet de certains facteurs de croissance. Il a également été démontré qu'ils donnent naissance à des cellules d'au moins deux couches germinales différentes. Cependant, cela peut être interprété à tort comme un précurseur endocrinien plutôt que comme une cellule progénitrice pancréatique. Cela est dû à une étude réalisée par Zulweski et ses collègues, qui ont montré la présence de marqueurs spécifiques aux cellules souches neurales dans le canal pancréatique de rats. Cependant, ces cellules n'ont pas montré de coloration pour CK19 (cytokératine 19), un marqueur cellulaire canalaire.
Recherche
Programmation des cellules progénitrices
Le développement d'un protocole impliquant la génération dirigée de progéniteurs pancréatiques a été réalisé sur des CSEh ( cellules souches embryonnaires humaines ). Ces cellules présentant un potentiel immense dans le traitement des maladies métaboliques du pancréas comme le diabète, ont été programmées sur des progéniteurs pancréatiques en utilisant des facteurs imitant les signaux de développement dont un endoderme en développement aurait besoin pour former un tissu pancréatique fonctionnel. Les CSEh ont été cultivées sur du matrigel puis laissées se différencier en cellules endodermiques et plus tard définies sous l'influence de bFGF , EGF , BMP4 .
Voir également
- Pancréas
- Cellules progénitrices
- Diabète
- Thérapie par cellules souches
- Liste des types de cellules humaines dérivées des couches germinales