L’autophagie, et non l’apoptose, joue un rôle dans la formation de la lumière des organoïdes des glandes eccrines
Les glandes sudoripares eccrines, appendices cutanés essentiels chez l’humain et les mammifères, sont cruciales pour la régulation thermique corporelle, la sécrétion et le métabolisme. Ces glandes se développent à partir de bourgeons solides pour former des structures matures dotées d’une lumière, permettant le transport de la sueur vers la surface cutanée. Cependant, les mécanismes sous-jacents à la formation de cette lumière restent mal compris. Cette étude explore le rôle de l’autophagie et de l’apoptose dans la formation luminale des organoïdes de glandes eccrines (OGEs) à l’aide d’un modèle de reconstruction tridimensionnelle (3D) en Matrigel.
Introduction
Les glandes eccrines comprennent une partie sécrétrice dans le derme et un canal s’ouvrant à la surface cutanée. Durant le développement embryonnaire, les progéniteurs des glandes sudoripares forment des placodes sur la couche basale épidermique, qui s’invaginent dans le derme. Ces placodes se différencient en cellules luminales et myoépithéliales, constituant la partie sécrétrice enroulée. Les cellules basales des canaux s’étendent vers la surface cutanée, créant des ouvertures connectant la partie sécrétrice à l’environnement extérieur. Bien que d’autres glandes exocrines, comme les glandes mammaires et salivaires, forment leur lumière via la cavitation ou le creusement de faisceaux cellulaires, le mécanisme précis chez les glandes sudoripares reste obscur.
La formation d’organes 3D est un enjeu central en biologie régénérative, permettant d’étudier le développement d’organes et des applications médicales potentielles. Des modèles 3D ont été utilisés pour simuler le développement de diverses glandes, notamment mammaires, pancréatiques et salivaires. Ces modèles reposent sur la polarisation, la migration et la différenciation cellulaires pour reproduire la morphologie organique. Pour les glandes eccrines, un modèle de reconstruction 3D utilisant des cellules encapsulées dans le Matrigel a été développé pour étudier la formation luminale.
Méthodes
Approbation éthique et culture primaire des cellules des glandes sudoripares eccrines (CGEs)
L’étude a été approuvée par l’Université de Médecine du Hubei. Des échantillons cutanés complets ont été prélevés chez cinq patients subissant une chirurgie plastique. Les glandes eccrines ont été isolées et cultivées dans du Matrigel pendant 14 jours. Le milieu de culture était supplémenté en facteurs de croissance essentiels, et l’autophagie a été inhibée à l’aide de 3-méthyladénine (3MA).
Reconstruction des organoïdes de glandes eccrines (OGEs)
Les CGEs isolées ont été suspendues dans du Matrigel et cultivées dans des plaques à six puits. Le milieu a été renouvelé toutes les 48 heures pendant les sept premiers jours, puis quotidiennement les sept jours suivants. Les OGEs ont été observés par microscopie optique, et leurs modifications morphologiques analysées par coloration à l’hématoxyline-éosine (H&E).
Immunofluorescence et transfert Western
Les OGEs ont été fixés, inclus en paraffine et sectionnés pour des colorations H&E et immunofluorescence. Les marqueurs de prolifération (Ki67), de motilité cellulaire (F-actine) et d’autophagie (LC3B) ont été analysés. Le transfert Western a permis de quantifier l’expression de ces marqueurs, ainsi que ceux de l’apoptose (PARP et caspase-3 clivée).
Détection de l’apoptose et de l’autophagie
L’apoptose a été détectée par test TUNEL. L’autophagie a été évaluée par immunofluorescence de LC3B et transfert Western. Les effets de l’inhibition de l’autophagie sur la formation luminale ont été testés via le traitement des OGEs avec la 3MA.
Résultats
Développement morphologique des OGEs
Les OGEs sont passés de cellules isolées à des structures multicellulaires au jour 4. Au jour 6, les premiers signes de formation luminale sont apparus, et son taux a augmenté significativement entre les jours 8 et 14. La coloration H&E a révélé que les cellules internes des OGEs se séparaient des cellules périphériques, formant une lumière rudimentaire. Le volume des OGEs a augmenté avec le temps, et la lumière est devenue plus distincte.
Rôle de la prolifération et de la polarisation cellulaires
L’immunofluorescence a montré une expression maximale de Ki67 durant les premiers stades de développement des OGEs, diminuant progressivement. Le transfert Western a confirmé cette réduction. La F-actine, marqueur de polarisation, était exprimée dans tout l’organoïde, particulièrement à la surface des structures sphériques. Avec la formation de la lumière, la F-actine s’est accumulée sur la membrane interne des OGEs, et les noyaux des cellules périphériques se sont aplatis, favorisant l’expansion luminale.
Autophagie dans la formation luminale
L’immunofluorescence et le transfert Western ont révélé l’expression de LC3B dans les cellules internes des OGEs, tandis que les marqueurs apoptotiques (PARP et caspase-3 clivée) étaient absents. La proportion de cellules autophagiques a augmenté entre les jours 8 et 14, coïncidant avec la période de formation luminale. Le traitement à la 3MA a réduit l’expression de LC3B et limité la formation de la lumière, confirmant le rôle clé de l’autophagie.
Discussion
Cette étude démontre que l’autophagie, plutôt que l’apoptose, est essentielle à la formation luminale des OGEs. Le modèle 3D en Matrigel a permis d’observer des événements biologiques clés : prolifération, polarisation et autophagie cellulaires. Les résultats suggèrent que les cellules internes des OGEs subissent une autophagie en réponse à une carence nutritionnelle, conduisant à la formation de la lumière. Ce mécanisme diffère de l’apoptose observée dans d’autres glandes exocrines.
Ces résultats concordent avec des études antérieures montrant que l’autophagie favorise la survie cellulaire sous stress nutritionnel ou ischémique. Dans le modèle 3D, la couche externe polarisée des cellules isole les cellules internes, créant un environnement carencé déclenchant l’autophagie. Ce processus est similaire au creusement observé dans les organes tubulaires, comme les vaisseaux sanguins ou l’intestin de zebrafish.
L’étude souligne aussi le potentiel des modèles 3D en biologie régénérative. En reproduisant le développement des glandes eccrines, ces modèles offrent des perspectives pour l’étude de l’organogenèse et le test d’interventions thérapeutiques. L’inhibition de la formation luminale par la 3MA confirme l’importance de l’autophagie et suggère des cibles pour moduler la fonction sudoripare.
Conclusion
En résumé, cette étude établit que l’autophagie est indispensable à la formation luminale des OGEs. Le modèle 3D en Matrigel constitue un outil précieux pour étudier les mécanismes de développement des glandes sudoripares et ouvre de nouvelles voies en médecine régénérative. Des études supplémentaires sont nécessaires pour explorer les voies moléculaires régulant l’autophagie dans les glandes eccrines et développer des stratégies cliniques visant à améliorer leur fonction.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000001936