Pourquoi les cheveux deviennent gris? La recherche révèle le rôle des cellules souches "bloquées".

Une étude menée par des chercheurs de la NYU Grossman School of Medicine révèle que les cellules souches mélanocytaires (McSC) sont essentielles au maintien de la couleur des cheveux, mais perdent leur capacité à se déplacer entre les compartiments de croissance des follicules pileux à mesure que les gens vieillissent. Cette perte de mobilité se traduit par des cheveux grisonnants. Les McSC sont en plastique, ce qui signifie qu'ils se déplacent continuellement entre les stades de maturité et les compartiments des follicules pileux. Cependant, à mesure que les cheveux vieillissent et repoussent à plusieurs reprises, davantage de McSC se coincent dans le renflement du follicule pileux et sont incapables de se transformer en cellules productrices de pigments. Les chercheurs pensent que la restauration de la motilité des McSC ou leur retour dans leur compartiment germinatif pourrait potentiellement inverser ou prévenir le grisonnement des cheveux chez l'homme.

Une étude menée par des chercheurs de la NYU Grossman School of Medicine a révélé que les cellules souches mélanocytaires (McSC) perdent leur capacité à se déplacer entre les compartiments du follicule pileux à mesure que les gens vieillissent, ce qui entraîne le grisonnement des cheveux. Restaurer la motilité des McSC ou les ramener dans leur compartiment germinatif pourrait potentiellement inverser ou prévenir le grisonnement des cheveux chez l'homme.

Certaines cellules souches ont une capacité unique à se déplacer entre les compartiments de croissance des follicules pileux, mais restent bloquées à mesure que les gens vieillissent et perdent ainsi leur capacité à mûrir et à maintenir la couleur des cheveux, selon une nouvelle étude.

Dirigé par des chercheurs de la NYU Grossman School of Medicine, le nouveau travail s'est concentré sur les cellules de la peau des souris et également trouvées chez l'homme appelées cellules souches mélanocytaires, ou McSC. La couleur des cheveux est contrôlée par le fait que des pools de McSC non fonctionnels mais qui se multiplient continuellement dans les follicules pileux reçoivent le signal pour devenir des cellules matures qui rendent les pigments protéiques responsables de la couleur.

Publiée dans la revue Nature 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 maturité lorsqu'elles transitent entre les compartiments du follicule pileux en développement. C'est à l'intérieur de ces compartiments que les McSC sont exposés à différents niveaux de signaux protéiques influençant la maturité.

Plus précisément, l'équipe de recherche a découvert que les McSC se transforment entre leur état de cellules souches le plus primitif et la prochaine étape de leur maturation, l'état d'amplification du transit, et en fonction de leur emplacement.

Les cellules souches de la coloration des cheveux (à gauche, en rose) doivent se trouver dans le compartiment germinatif du cheveu pour être activées (à droite) pour se développer en pigment. Crédit : Avec l'aimable autorisation de Springer-Nature Publishing ou de la revue Nature

Les chercheurs ont découvert qu'à mesure que les cheveux vieillissent, tombent, puis repoussent à plusieurs reprises, un nombre croissant de McSC se coincent dans le compartiment des cellules souches appelé renflement du follicule pileux. Là, ils restent, ne mûrissent pas dans l'état d'amplification du 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 du fonctionnement des cellules souches mélanocytaires pour colorer les cheveux", a déclaré le chercheur principal de l'étude, Qi Sun, PhD, boursier postdoctoral à NYU Langone Health. « Les mécanismes nouvellement découverts soulèvent la possibilité que le même positionnement fixe des cellules souches mélanocytaires puisse exister chez l'homme. Si tel est le cas, il 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-régénérantes, telles que celles qui composent le follicule pileux lui-même, qui sont connues pour se déplacer dans une seule direction le long d'une chronologie établie 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 aide à expliquer en partie pourquoi les cheveux peuvent continuer à pousser même lorsque leur pigmentation échoue, dit Sun.

Des travaux antérieurs de la même équipe de recherche à NYU ont montré que la signalisation WNT était nécessaire pour stimuler les McSC à mûrir et à produire des pigments. Cette étude avait également montré que les McSC étaient des milliards de fois moins exposés à la signalisation WNT dans le renflement du follicule pileux que dans le compartiment du germe pileux, qui est situé directement sous le renflement.

Dans les dernières expériences sur des souris dont les cheveux ont été physiquement vieillis par arrachage et repousse forcée, le nombre de follicules pileux avec des McSC logés dans le renflement du follicule est passé de 15 % avant l'arrachage 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 McSC bloqués, ont découvert les chercheurs, ont cessé leur comportement régénérateur car ils n'étaient plus exposés à beaucoup de signalisation WNT et donc leur capacité à produire des pigments dans de nouveaux follicules pileux, qui ont continué à se développer.

En revanche, d'autres McSC qui ont continué à faire des allers-retours entre le renflement du follicule et le germe pileux ont conservé leur capacité à se régénérer en tant que McSC, à mûrir en mélanocytes et à produire des pigments pendant toute la période d'étude de deux ans.

"C'est la perte de la fonction de caméléon dans les cellules souches des mélanocytes qui peut être responsable du grisonnement et de la perte de couleur des cheveux", a déclaré la chercheuse principale de l'étude Mayumi Ito, PhD, professeure au département de dermatologie Ronald O. Perelman et au département de biologie cellulaire à NYU Langone Health.

"Ces résultats suggèrent que la motilité et la différenciation réversible des cellules souches des mélanocytes sont essentielles pour garder des cheveux sains et colorés", 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 McSC ou de les ramener physiquement dans leur compartiment germinatif, où ils peuvent produire des pigments.

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.