Le cœur commence à fonctionner avant même qu'il ne soit complètement formé.

Le nombre de contractions du muscle cardiaque d'une personne tout au long de sa vie est d'environ 2,5 milliards. Il n'est pas si difficile de savoir quand le cœur se contracte pour la dernière fois, les médecins le font très souvent, malheureusement. Mais quand le cœur d'une personne commence-t-il à battre? On ne sait pas grand-chose à ce sujet.

Maintenant, les scientifiques ont décidé de suivre la formation du cœur, en commençant par les premiers stades du développement embryonnaire. Des experts ont publié les résultats de leurs recherches dans la revue scientifique eLIFE . L'étude, selon les participants au projet, sera importante pour le développement de la médecine régénérative et aidera également à comprendre comment vous pouvez développer un cœur en laboratoire.

Le cœur se forme d'abord dans l'embryon. Cet organe déjà aux premiers stades du développement embryonnaire commence à fonctionner, envoyant de l'oxygène et des nutriments à tous les tissus de l'organisme en croissance. Chez la souris, par exemple, le cœur apparaît dans la semaine suivant la conception. Ce n'est pas un organe à part entière, mais un ensemble de cellules qui se développent progressivement à partir de cellules souches, formant un cœur. Après un autre jour, un cœur complètement reconnaissable apparaît dans l'embryon de souris, qui commence à fonctionner au profit de tout l'organisme.

Au départ, on pensait que le rythme cardiaque commençait immédiatement après la formation du tube cardiaque. Mais il s'est avéré que ce n'est pas le cas. Les tissus de la future «pompe à sang» sont actifs lorsque les premiers cardiomyocytes apparaissent - des cellules cardiaques qui n'ont pas encore formé un organe à part entière.

Tout d'abord, les cardiomyocytes fonctionnent différemment, la contraction synchrone commence après que les cellules individuelles se sont combinées en un tissu à part entière du muscle cardiaque. La réduction des cardiomyocytes est due à la transition des ions calcium à travers la membrane cellulaire. Les premières contractions peuvent être observées déjà 12 heures après la conception. Les embryons de souris se développent très rapidement, beaucoup plus rapidement que les embryons humains. La 12e heure de développement du fœtus de souris correspond au 20e jour de l'embryon humain. A ce moment (20e jour), l'embryon d'une personne a déjà une forme en forme de ver, il n'a toujours ni bras, ni jambes, ni tête. Certes, le cerveau commence déjà à se former. Et à ce moment, les cardiomyocytes commencent à fonctionner.

Avec une augmentation de la concentration de calcium dans les cardiomyocytes, la cellule se contracte, avec une diminution, elle se détend. Le système de ces cellules est un muscle cardiaque qui se contracte de manière synchrone. Afin de suivre les premières contractions des cardiomyocytes, les scientifiques ont constamment surveillé les embryons de souris. L'effet de contrôle est une augmentation des niveaux de calcium, qui aurait dû conduire à une réduction des cellules cardiaques. Aux premiers stades, ce mécanisme clé du cœur est absent - le calcium n'a presque aucun effet sur les cellules.

Afin d'attraper la manifestation des premiers foyers d'activité des cardiomycètes, les experts ont injecté une solution de calcium fluorescent. Dès que cela a été fait, il est immédiatement devenu possible d'observer le travail des cardiomyocytes, à la fois les cellules individuelles et leur totalité.

«Nous avons été surpris par le fait que les cellules modifient la concentration de calcium en elles-mêmes avant même que le mécanisme de« contraction »du calcium des cellules ne commence à fonctionner. On s'attendrait à ce que le mécanisme de contraction cellulaire se forme d'abord, après quoi tout cela commence à fonctionner sous l'influence du calcium, mais non, le système de circulation des ions calcium apparaît avant », explique Sankar Srinivas, professeur de biologie à l'Université d'Oxford.

Le corps a besoin d'un cycle de changements dans la concentration des ions calcium pour une raison. Il semble que la présence d'un cycle calcique soit importante même pour le processus de formation du cœur lui-même. Lors du blocage de l'apport de calcium dans les cardiomyocytes à l'aide de préparations spéciales, les scientifiques ont observé l'absence de formation de cellules musculaires cardiaques à part entière.

Cette découverte met en lumière le tout début de la formation des différents organes de l'embryon. Comme nous pouvons le voir, dans certains cas, l'action moléculaire de composés ou d'éléments spécifiques est nécessaire à la formation d'un organe.

Dans le cas de la formation du cœur, le "cycle calcique" commence à fonctionner à divers endroits du futur cœur. Mais après quelques heures (dans le cas de l'observation de l'embryon de souris), l'opération synchrone commence déjà. Les cardiomyocytes "apprennent" progressivement à fonctionner de manière synchrone, commencent à pulser et cette pulsation devient déjà perceptible. Les scientifiques poursuivent leurs recherches dans ce sens, afin de mieux comprendre le mécanisme de formation des tissus cardiaques. Peut-être que cela aidera à faire croître, sinon des cœurs entiers, puis du tissu cardiaque dans des conditions de laboratoire. De plus, les résultats des observations peuvent être utiles pour l'étude des maladies cardiaques.

«L'un des principaux problèmes de la médecine régénérative est le développement d'un mécanisme permettant de synchroniser les cellules musculaires cardiaques. Si nous comprenons mieux ce mécanisme, après l'avoir étudié pendant le processus de formation, nous serons en mesure de créer des tissus avec un travail synchronique », disent les participants à l'étude.

DOI: http://dx.doi.org/10.7554/eLife.17113

Source: https://habr.com/ru/post/fr398273/