La peau contient deux types principaux de cellules souches adultes : les cellules souches épidermiques et les cellules souches des follicules pileux. Normalement, chaque type a une fonction bien définie – l’un préserve la peau, tandis que l’autre favorise la croissance des cheveux. Cependant, des recherches menées par l’université Rockefeller ont montré que les cellules souches du follicule pileux (HFSC) sont étonnamment adaptables. Lorsque la peau est blessée, ces cellules peuvent passer de la croissance des cheveux à la cicatrisation. Alors, qu’est-ce qui leur dit quand il est temps de faire ce changement ?
Un signal de stress qui modifie le comportement des cellules
La même équipe de recherche de l’université Rockefeller a maintenant identifié le signal clé derrière cette transformation. Les cellules souches du follicule pileux réagissent à ce que l’on appelle une réponse intégrée au stress (RIS) – un système d’alarme cellulaire qui les aide à économiser de l’énergie et à se concentrer sur les tâches de survie. Dans la peau, cette réaction de stress est liée à l’acide aminé sérine, un nutriment non essentiel que l’on trouve dans les aliments courants comme la viande, les céréales et le lait. Dans leur étude publiée dans Cell Metabolism, les scientifiques ont montré que lorsque le taux de sérine diminue, l’ISR est activé et la production de poils est ralentie. Si la peau est en outre lésée, l’ISR est encore renforcée, de sorte que la croissance des cheveux s’arrête complètement et que les cellules peuvent se concentrer sur la réparation des tissus endommagés. Ce changement de priorité aide la peau à cicatriser plus rapidement.
“La carence en sérine déclenche un ‘régulateur’ cellulaire très sensible qui règle finement le destin de la cellule – vers la peau et loin des cheveux”, explique l’auteur principal Jesse Novak, étudiant MD-PhD au programme Tri-Institutional MD-PhD du Weill Cornell Medical College et ancien doctorant au laboratoire Rockefeller d’Elaine Fuchs. “Nos résultats suggèrent que nous pourrions accélérer la guérison des plaies cutanées en influençant les niveaux de sérine par l’alimentation ou les médicaments”.
Les tissus adultes dépendent des cellules souches pour maintenir l’équilibre – en remplaçant les cellules mortes et en réparant les tissus endommagés. Pourtant, les scientifiques en savent encore peu sur la manière dont ces cellules gèrent leur énergie et leurs nutriments dans différentes tâches. Novak et son équipe voulaient comprendre les facteurs métaboliques qui permettent aux cellules souches de fonctionner normalement et savoir ce qui change lorsqu’elles doivent passer d’un mode à l’autre pour guérir une blessure.
“La plupart des plaies cutanées que nous subissons sont des abrasions qui détruisent la partie supérieure de la peau”, explique Novak. “Dans cette zone se trouve un pool de cellules souches qui sont normalement responsables de la cicatrisation. Mais lorsque ces cellules sont détruites, ce sont les cellules souches du follicule pileux qui doivent se charger de la réparation”, explique Novak. “Grâce à ces connaissances, nous avons conclu que le suivi de ces cellules cutanées pendant la cicatrisation des plaies constituait un très bon modèle pour tester si et comment les métabolites régulent ce processus dans son ensemble”.
Le rôle de la sérine au-delà des cheveux et de la peau
Des recherches antérieures menées par le laboratoire Fuchs ont montré que les cellules souches cutanées précancéreuses pouvaient devenir dépendantes de la sérine circulante et qu’une alimentation pauvre en sérine contribuait à prévenir la dégénérescence de ces cellules. Ces découvertes ont souligné la forte influence de la sérine sur le comportement des cellules et ont même inspiré des études dans lesquelles des régimes sans sérine ont été testés comme traitement du cancer. Il n’était toutefois pas clair comment une réduction du taux de sérine pouvait affecter les tissus sains. Pour l’étudier, Novak s’est concentré sur le rôle de la sérine dans l’activité normale des cellules souches et sur la manière dont son absence pourrait modifier la régénération.
Les chercheurs ont étudié la manière dont les cellules souches des follicules pileux réagissent au stress métabolique. Ils ont soit retiré la sérine de l’alimentation des souris, soit bloqué la production endogène de sérine par les cellules à l’aide de méthodes génétiques. Dans les deux cas, les résultats ont montré que la sérine communiquait directement avec l’ISR – un système qui surveille lorsque les tissus sont déséquilibrés. Lorsque le taux de sérine était faible, la croissance des cheveux ralentissait, car elle nécessite beaucoup d’énergie. En cas de blessure, l’ISR était encore plus activé, ce qui donnait la priorité à la guérison plutôt qu’à la régénération des cheveux. En d’autres termes : Lorsque le stress augmente, les mécanismes de réparation de la peau ont la priorité. “Personne n’aime perdre ses cheveux, mais quand il s’agit de survivre en période de stress, la réparation de l’épiderme est prioritaire”, explique Fuchs. “Un poil manquant n’est pas une menace pour un animal, mais une blessure non cicatrisée l’est”.
La sérine supplémentaire peut-elle favoriser la croissance des poils ?
Après avoir confirmé qu’un faible taux de sérine affecte le comportement des cellules souches, l’équipe s’est demandé si l’inverse était également vrai : un taux de sérine plus élevé peut-il favoriser la croissance des cheveux ? La réponse semble être “non”. Le corps contrôle strictement le taux de sérine, et même lorsque des souris ont reçu six fois plus de sérine que d’habitude dans leur alimentation, le taux n’a augmenté que d’environ 50%. Les chercheurs ont toutefois constaté qu’ils pouvaient restaurer partiellement la régénération des cheveux en empêchant les cellules souches de produire leur propre sérine et en compensant leurs pertes par une alimentation riche en sérine.
Ils souhaitent ensuite étudier si la cicatrisation peut être améliorée en réduisant l’absorption de sérine ou en utilisant des médicaments qui influencent le taux de sérine ou la voie de signalisation ISR. Ils veulent également tester d’autres acides aminés afin de déterminer s’ils ont des effets similaires. Dans l’ensemble, la capacité des cellules souches à déterminer leur destination cellulaire en fonction du niveau de stress auquel elles sont soumises devrait avoir des répercussions importantes sur la manière dont les tissus optimisent leur capacité de régénération en période de ressources limitées.