Certaines cellules souches ont une capacité unique à se déplacer entre les compartiments de croissance des follicules pileux, mais elles restent bloquées à mesure que les gens vieillissent et perdent leur capacité à mûrir et à maintenir la couleur des cheveux, selon une nouvelle étude.
Dirigés par des chercheurs de la Grossman School of Medicine de l’Université de New York, les nouveaux travaux se sont concentrés sur les cellules de la peau chez la souris et également chez l’homme, appelées cellules souches mélanocytes, ou McSC. La couleur des cheveux est contrôlée par le fait que les amas de McSC non fonctionnels mais en multiplication continue dans les follicules pileux reçoivent le signal pour devenir des cellules matures qui produisent les pigments protéiques responsables de la couleur.
Publiée dans la revue Nature en ligne le 19 avril, la nouvelle étude a montré que les McSC sont remarquablement plastiques. Cela signifie que pendant la croissance normale des cheveux, ces cellules se déplacent continuellement d’avant en arrière sur l’axe de maturation lorsqu’elles transitent entre les compartiments du follicule pileux en développement. C’est au sein de ces compartiments que les McSC sont exposées à différents niveaux de signaux protéiques qui influencent la maturité.
Plus précisément, l’équipe de recherche a découvert que les McSC se transforment entre leur état de cellule souche le plus primitif et l’étape suivante de leur maturation, l’état d’amplification du transit, et en fonction de leur emplacement.
Les chercheurs ont découvert qu’à mesure que les cheveux vieillissent, tombent, puis repoussent de manière répétée, un nombre croissant de McSC restent coincés dans le compartiment des cellules souches appelé renflement du follicule pileux. Ils y restent, ne mûrissent pas jusqu’à l’état amplifié par transit et ne retournent pas à leur emplacement d’origine dans le compartiment germinal, où les protéines WNT les auraient poussés à se régénérer en cellules pigmentaires.
"Notre étude ajoute à notre compréhension de base de la façon dont les cellules souches mélanocytes fonctionnent pour teindre les cheveux", a déclaré le chercheur principal de l’étude, Qi Sun, PhD, chercheur postdoctoral à NYU Langone Health. "Les mécanismes nouvellement découverts soulèvent la possibilité que la même position fixe des cellules souches mélanocytaires puisse exister chez l’homme. Si tel est le cas, cela présente une voie potentielle pour inverser ou prévenir le grisonnement des cheveux humains en aidant les cellules bloquées à se déplacer à nouveau." entre les compartiments du follicule pileux en développement".
Les chercheurs affirment que la plasticité McSC n’est pas présente dans d’autres cellules souches auto-renouvelées, telles que celles qui composent le follicule pileux lui-même, qui sont connues pour se déplacer dans une seule direction le long d’un calendrier défini à mesure qu’elles mûrissent. Par exemple, les cellules du follicule pileux qui amplifient le transit ne reviennent jamais à leur état de cellule souche d’origine. Cela explique en partie pourquoi les cheveux peuvent continuer à pousser même lorsque leur pigmentation échoue, explique Sun.
Des travaux antérieurs de la même équipe de recherche de NYU ont montré que la signalisation WNT était nécessaire pour stimuler la maturation et la production de pigments des McSC. Cette étude a également montré que les McSC étaient des milliards de fois moins exposées à la signalisation WNT dans le follicule pileux que dans le compartiment des germes pileux, situé directement sous le renflement.
Dans les dernières expériences sur des souris dont les poils ont été physiquement vieillis par épilation et repousse forcée, le nombre de follicules pileux avec des McSC logés dans le renflement folliculaire est passé de 15 % avant l’épilation à près de la moitié après le vieillissement forcé. Ces cellules sont restées incapables de se régénérer ou de mûrir en mélanocytes producteurs de pigments.
Les chercheurs ont découvert que les McSC bloquées avaient cessé leur comportement régénérateur car elles n’étaient plus exposées à beaucoup de signaux WNT et donc à leur capacité à produire des pigments dans de nouveaux follicules pileux, qui continuaient à croître.
En revanche, d’autres McSC qui ont continué à se déplacer entre le renflement folliculaire et le germe du cheveu ont conservé leur capacité à se régénérer en tant que McSC, à mûrir en mélanocytes et à produire des pigments tout au long de la période d’étude de deux ans.
"C’est la perte de la fonction caméléon des cellules souches des mélanocytes qui peut être responsable du vieillissement et de la perte de couleur des cheveux", a déclaré Mayumi Ito, PhD, chercheuse principale de l’étude et professeur au département de dermatologie Ronald. O. Perelman et le Département de biologie cellulaire de NYU Langone Health.
"Ces résultats suggèrent que la motilité des cellules souches des mélanocytes et la différenciation réversible sont essentielles au maintien de cheveux sains et colorés", a déclaré Ito, également professeur au département de biologie cellulaire de NYU Langone.
Pour l’étude, les chercheurs ont utilisé des techniques récentes d’imagerie intravitale 3D et de scRNA-seq pour suivre les cellules en temps quasi réel à mesure qu’elles vieillissaient et se déplaçaient dans chaque follicule pileux.
Le financement de l’étude a été assuré par les subventions P30CA016087, S10OD021747, R01AR059768, R01AR074995 et U54CA263001 des National Institutes of Health ; et le ministère de la Défense accorde W81XWH2110435 et W81XWH2110510.
