Les cellules souches du sang, qui donnent naissance chaque jour à des millions de globules blancs, globules rouges et plaquettes, se terrent quelque part dans la moelle osseuse. L’emplacement exact de leur niche est encore inconnu, mais les experts supposent qu’il s’agit de milieux pauvres en oxygène, question de rester en état de latence et de prévenir les dommages oxydatifs à l’ADN. Pas évident toutefois de débusquer les régions hypoxiques de la moelle osseuse d’un organisme vivant. C’est pourtant le tour de force qu’ont réalisé Daniel Côté, professeur au Département de physique, de génie physique et d’optique, et ses collègues des universités Harvard, de Boston et de Pennsylvanie. Cette équipe multidisciplinaire décrit comment elle y est parvenue dans un article publié le 2 mars dans le site de la revue Nature.

Les chercheurs ont mis au point un système d’imagerie photonique qui permet d’obtenir des images microscopiques tridimensionnelles de la moelle osseuse chez des animaux vivants. Comme le pouvoir de pénétration des photons dans un os est limité, ils ont concentré leurs efforts sur un os très plat situé au sommet du crâne de souris. «On peut obtenir des images jusqu’à une profondeur de 150 microns, ce qui correspond à 40 à 60% de la cavité de la moelle osseuse de cet os, précise Daniel Côté. Pour trouver les régions hypoxiques, nous injectons un produit qui émet de la lumière en présence d’oxygène. La lumière est émise rapidement ou lentement selon la concentration d’oxygène.»

Les données montrent que même si la moelle osseuse est très vascularisée, elle contient relativement peu d’oxygène comparé aux tissus environnants. Les concentrations fluctuent du simple au triple selon les régions étudiées et selon le type de vaisseaux sanguins qui se trouvent à proximité. Enfin, les chercheurs ont démontré que des cellules souches fluorescentes transplantées chez des souris s’agglomèrent dans les zones hypoxiques de la moelle osseuse.

Les connaissances fondamentales sur l’écologie de la moelle osseuse sont essentielles pour comprendre les facteurs qui conditionnent l’implantation et la multiplication des cellules souches sanguines. Ces informations peuvent servir à mieux comprendre ce qui survient lors d’une leucémie – une maladie qui provoque une différenciation anormale et insuffisante des cellules du sang –, ou pour améliorer les chances de succès de la transplantation de cellules souches lors d’une greffe de moelle osseuse.

«Il y a dix ans, un certain scepticisme entourait le concept de niche pour les cellules souches sanguines, souligne le professeur Côté. Nos travaux apportent de plus en plus de preuves de l’existence de ce microenvironnement et ils en précisent peu à peu les caractéristiques.» C’est la quatrième fois depuis 2005 que Daniel Côté et les équipes des professeurs Lin et Scadden, de Harvard, publient dans Nature les résultats de leurs travaux sur les cellules souches de la moelle osseuse.