Polyploïdie : définition et portée en santé humaine

La polyploïdie correspond à la présence de copies supplémentaires de l’ensemble du génome dans une cellule. [2] Elle peut concerner des cellules somatiques, c’est-à-dire les cellules non reproductrices de l’organisme, ou apparaître au niveau de la lignée germinale et concerner alors l’organisme entier. [2] Chez l’être humain, la polyploïdie cellulaire peut participer à des processus normaux, notamment dans certains tissus, mais elle peut aussi être observée dans des situations pathologiques. [1] [2] Le terme ne désigne donc pas à lui seul une maladie unique et ne permet pas, sans connaître les cellules et le contexte concernés, de prévoir des symptômes ou une évolution. [1] [2]

Que se passe-t-il dans une cellule polyploïde ?

Une cellule devient polyploïde lorsque son ADN est dupliqué sans que le cycle cellulaire aboutisse à la formation normale de deux cellules filles. [2] Ce phénomène peut résulter de l’omission ou de l’interruption de différentes étapes de la division cellulaire, comme la séparation des chromosomes ou la cytocinèse qui sépare physiquement les deux cellules. [2] Lorsque la multiplication du génome se produit dans les cellules d’un tissu sans concerner tout l’organisme, elle est appelée endopolyploïdie. [2] La polyploïdie est généralement associée à une augmentation de la taille cellulaire et à une modification du rapport entre la surface et le volume de la cellule. [2] Ces changements peuvent modifier le métabolisme, l’organisation et les capacités fonctionnelles de la cellule. [1] [2]

Polyploïdie et aneuploïdie : quelle différence ?

La polyploïdie porte sur une ou plusieurs copies supplémentaires de l’ensemble du génome. [2] L’aneuploïdie correspond au contraire à un nombre anormal de chromosomes particuliers ou de segments chromosomiques, sans duplication équilibrée de tous les chromosomes. [2] Les deux phénomènes peuvent néanmoins être liés, car la division instable d’une cellule polyploïde peut produire des cellules aneuploïdes. [2] Cette instabilité peut notamment être favorisée par la présence de centrosomes supplémentaires et par une mauvaise répartition des chromosomes pendant la division. [2]

Pourquoi une polyploïdie cellulaire peut-elle apparaître ?

La polyploïdie peut faire partie du développement normal de certains types cellulaires. [2] Elle peut aussi survenir lorsque différents stress empêchent une cellule d’achever correctement sa division tout en lui permettant de poursuivre la duplication de son ADN. [2] Les situations étudiées comprennent notamment les variations extrêmes de température, les lésions de l’ADN, le stress oxydatif, certaines infections, des modifications de l’apport en nutriments et la perte de cellules après une lésion tissulaire. [2] Certains traitements qui perturbent la division cellulaire peuvent également favoriser une augmentation de la ploïdie dans les cellules qui leur survivent. [2] La présence d’une association entre un stress et une polyploïdie ne signifie toutefois pas que les conséquences soient identiques dans tous les tissus. [2]

Quel rôle la polyploïdie joue-t-elle dans les tissus humains ?

Dans certains tissus, l’augmentation de la taille des cellules survivantes peut aider à restaurer une partie de la masse perdue après une lésion. [2] Des cellules polyploïdes participent notamment à la capacité métabolique et à la plasticité régénérative du foie. [1] L’agrandissement des cellules peut permettre de maintenir les contacts entre elles, ce qui contribue à préserver l’intégrité du tissu pendant la compensation d’une perte cellulaire. [2] Cet avantage à court terme peut avoir une contrepartie, car certaines cellules polyploïdes disposent ensuite d’une capacité de prolifération plus limitée. [2] Dans des modèles du rein, une polyploïdisation initialement compensatrice après une lésion aiguë a également été associée à plus long terme à la sénescence cellulaire et au déclin fonctionnel. [2] La polyploïdie peut ainsi être bénéfique, défavorable ou neutre selon le tissu, la cause, la durée et la possibilité pour les cellules de reprendre leur division. [2]

Quel lien existe-t-il avec le cancer et d’autres maladies ?

Dans le cancer, des cellules géantes polyploïdes peuvent apparaître après la duplication du génome d’une cellule tumorale. [1] Des états de ploïdie anormaux ont été associés à la résistance aux traitements et à la récidive dans plusieurs contextes tumoraux. [1] Certaines cellules cancéreuses polyploïdes peuvent rester sans division pendant un traitement, puis reprendre un cycle cellulaire lorsque le stress diminue. [1] Leur division peut générer une diversité chromosomique susceptible de favoriser l’adaptation de la tumeur. [1] [2] Les stratégies visant spécifiquement ces cellules constituent encore un domaine de recherche, et les médicaments dirigés contre la polyploïdisation associée aux traitements restent rares. [1]

Une polyploïdie a aussi été observée dans des contextes pathologiques comprenant le diabète et le vieillissement, sans que cette seule observation définisse leur cause ni leur traitement. [1] Des différences de ploïdie sont par ailleurs étudiées chez certains champignons pathogènes, car elles peuvent contribuer à l’apparition de descendants présentant une résistance aux médicaments antifongiques. [2] Ces observations concernent des mécanismes cellulaires particuliers et ne permettent pas d’interpréter isolément un résultat concernant une personne. [1] [2]

Pourquoi le contexte est-il indispensable à l’interprétation ?

Le mot « polyploïdie » ne suffit pas à déterminer s’il s’agit d’un phénomène physiologique dans quelques cellules, d’une modification acquise dans un tissu malade ou d’une anomalie touchant plus largement l’organisme. [1] [2] Les conséquences dépendent notamment du type de cellules concerné, de la raison de la polyploïdisation et du comportement ultérieur de ces cellules. [2] La polyploïdie peut soutenir l’adaptation ou la réparation d’un tissu, mais elle peut aussi favoriser l’instabilité du génome, la sénescence ou une altération durable de la fonction tissulaire. [1] [2]