Pourquoi les cheveux deviennent gris ? La recherche révèle le rôle des cellules souches « coincées »

Une étude menée par des chercheurs de la New York University School of Medicine a révélé que les cellules souches mélanocytaires (McSC) perdent leur capacité à se déplacer entre les parties des follicules pileux avec l’âge, ce qui entraîne le grisonnement des cheveux. La restauration de la motilité McSC, ou son retour dans son compartiment germinatif, peut inverser ou prévenir le grisonnement des cheveux chez l’homme.

Une nouvelle étude montre que certaines cellules souches ont la capacité unique de se déplacer entre les chambres de croissance des follicules pileux, mais elles faiblissent avec l’âge et perdent ainsi leur capacité à mûrir et à maintenir la couleur des cheveux.

Dirigé par des chercheurs de la Grossman School of Medicine de l’Université de New York, le nouveau travail s’est concentré sur les cellules de la peau des souris que l’on trouve également chez l’homme, appelées cellules souches mélanocytaires, ou CSC. La couleur des cheveux est contrôlée par le fait que les pools de MCSC non fonctionnels mais en prolifération constante dans les follicules pileux reçoivent le signal pour devenir des cellules matures qui rendent les pigments protéiques responsables de la couleur.

Parution dans la revue nature Le 19 avril, la nouvelle étude montre que les cellules MCS sont considérablement plastiques. Cela signifie que pendant la croissance normale des cheveux, ces cellules se déplacent constamment d’avant en arrière sur l’axe de maturation lorsqu’elles se déplacent entre les parties du follicule pileux en croissance. C’est dans ces compartiments que les CSC sont exposés à différents niveaux de signalisation protéique qui affectent la maturation.

Plus précisément, l’équipe de recherche a découvert que les cellules souches congénitales basculent entre leur état de cellule souche plus primitif et l’étape suivante de leur maturation, l’état amplifié par le transit, en fonction de leur emplacement.

Les cellules souches de la coloration des cheveux (à gauche, rose) doivent se trouver dans le compartiment des germes du cheveu pour les activer (à droite) afin qu’elles se transforment en pigment. Crédit : Avec l’aimable autorisation de Springer-Nature Publishing ou Nature

Les chercheurs ont découvert qu’à mesure que les cheveux vieillissent, tombent, puis repoussent à plusieurs reprises, un nombre croissant de CSC se coincent dans le compartiment des cellules souches appelé renflement du follicule pileux. Là, encore, ils ne mûrissent pas dans un état d’amplification de transit et ne se déplacent pas vers leur site d’origine dans la chambre germinale, où les protéines WNT les auraient induits à se régénérer en cellules pigmentaires.

« Notre étude ajoute à notre compréhension de base de la façon dont les cellules souches mélanocytes colorent les cheveux », a déclaré le chercheur principal de l’étude, Qi Sun, PhD, boursier postdoctoral à NYU Langone Health. « Les mécanismes récemment découverts soulèvent la possibilité que le même positionnement fixe des cellules souches de mélanocytes existe chez l’homme. Si c’est le cas, cela représente une voie potentielle pour inverser ou prévenir le grisonnement des cheveux humains en aidant les cellules bloquées à se déplacer entre les segments de la croissance. follicule de cheveux. »

Les chercheurs affirment que la plasticité McSC ne se trouve pas dans d’autres cellules souches auto-renouvelables, telles que celles qui composent le follicule pileux lui-même, qui sont connues pour se déplacer dans une seule direction selon un calendrier défini à mesure qu’elles mûrissent. Par exemple, les cellules des follicules pileux trans-amplificateurs ne reviennent jamais à leur état de cellule souche d’origine. Sun dit que cela aide en partie à expliquer pourquoi les cheveux continuent de pousser même lorsque la pigmentation échoue.

Des travaux antérieurs de la même équipe de recherche de la NYU ont montré que la signalisation WNT était nécessaire pour déclencher la maturation et la production de pigments par les McSC. Cette étude a également montré que les cellules souches allogéniques étaient des milliards de fois moins exposées à la signalisation WNT dans le renflement du follicule pileux que dans le compartiment du germe pileux, qui se trouve directement sous le renflement.

Dans les expériences les plus récentes sur des souris qui vieillissent physiquement leurs cheveux en les arrachant et en les repoussant de force, le nombre de follicules pileux contenant des McSC présents dans le renflement du follicule est passé de 15 % avant l’épilation à presque réduit de 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 bloqués arrêtaient leur comportement régénérateur car ils n’étaient plus exposés à autant de signalisation WNT et donc leur capacité à produire des pigments dans de nouveaux follicules pileux, qui continuaient à se développer.

En revanche, d’autres cellules souches qui ont continué à faire des allers-retours entre le renflement du follicule et le follicule pileux ont conservé leur capacité à se régénérer en mélanocytes, à mûrir en mélanocytes et à produire des pigments au cours de toute la période d’étude de deux ans.

L’auteur principal de l’étude Mayumi Ito, MD, professeur au Département de dermatologie et au Département de dermatologie, a déclaré Ronald O. Biologie cellulaire à NYU Langone Health.

« Ces résultats suggèrent que la motilité et la différenciation réversible des cellules souches des mélanocytes sont essentielles au maintien de la santé et de la couleur des cheveux », a déclaré Ito, qui est également professeur au département de biologie cellulaire de NYU Langone.

Ito dit que l’équipe a l’intention d’étudier les moyens de restaurer la motilité des CSC ou de les ramener dans leur chambre germinale, où ils peuvent produire un colorant.

Pour l’étude, les chercheurs ont utilisé des techniques d’imagerie intra-orbitaire 3D et de scRNA-seq de pointe pour suivre les cellules en temps quasi réel à mesure qu’elles vieillissent et se déplacent dans chaque follicule pileux.

Référence : « La dédifférenciation maintient les cellules souches mélanocytaires dans un lieu dynamique » par Qi Sun, Wendy Lee, Hai Hu, Tatsuya Ogawa, Sophie De Leon, Ioanna Katehis, Chae Ho Lim, Makoto Takeo, Michael Cammer, M. Mark Taketo, Denise L Jay, Sarah E. Millar et Mayumi Ito, 19 avril 2023, disponible ici. nature.
DOI : 10.1038/s41586-023-05960-6

Le financement de l’étude a été fourni par les subventions NIH P30CA016087, S10OD021747, R01AR059768, R01AR074995 et U54CA263001 ; et le ministère de la Défense accorde W81XWH2110435 et W81XWH2110510.

Outre Sun et Ito, d’autres chercheurs de NYU Langone impliqués dans cette étude sont les co-chercheurs Wendy Lee, Hei Ho, Tatsuya Ogawa, Sophie de Leon, Iwana Katehise, Chae Ho Lim, Makoto Takeo, Michael Kamer et Dennis Gay. Les autres co-auteurs de l’étude sont M.