CELLULES SOUCHES: TYPES, APPLICATIONS ET OÙ ELLES SE TROUVENT - NEUROPSYCHOLOGIE - 2024

Les cellules souches sont un type de cellule que l'on trouve naturellement dans tous les êtres vivants multicellulaires. Ils se caractérisent par la propriété de se différencier en n'importe quel type de cellule et de se diviser pour produire plus de cellules souches.

Ce type de cellule est très important avant la naissance, car quelques jours après avoir rejoint les deux gamètes, ils commencent à se diviser et à se multiplier créant des cellules souches qui se spécialiseront et donneront naissance aux différents organes et tissus du corps de l'embryon.

Illustration de cellules souches

L'importance des cellules souches réside dans leur incroyable potentiel de développement et de formation de presque tous les types de cellules. Cette capacité peut être utilisée pour réparer et reconstituer les cellules endommagées ou détruites.

Actuellement, l'application clinique des cellules souches est étudiée dans plusieurs maladies telles que la maladie de Parkinson, la maladie d'Alzheimer ou certaines conditions congénitales. En outre, il existe déjà des produits à base de cellules souches qui ont commencé à être utilisés au niveau international en médecine orthopédique.

Existe-t-il des cellules souches chez les adultes ou uniquement chez les enfants?

Les cellules souches existent toujours chez les individus adultes, bien qu'en moindre quantité et avec moins de potentiel qu'au stade embryonnaire.

Ces cellules souches sont présentes dans certaines structures telles que la moelle osseuse, les muscles et le cerveau; Grâce à eux, les cellules endommagées peuvent être remplacées et les organes peuvent continuer à fonctionner normalement.

Quelles différences ont-ils avec les autres types de cellules?

En général, on pourrait dire que les cellules souches ont trois propriétés principales qui les différencient des autres cellules:

• Ils peuvent se reproduire pendant de longues périodes de temps.
• Ils ne sont pas spécialisés.
• Ils peuvent se spécialiser dans tout type de cellule.

Ces propriétés les rendent potentiellement bénéfiques pour traiter certaines maladies causées par l'usure ou la dégénérescence de certaines cellules telles que les maladies neurodégénératives.

Ces incroyables propriétés des cellules souches ont été étudiées pour la première fois il y a 35 ans à peine, en 1981, lorsqu'un groupe de chercheurs a découvert qu'il était possible d'extraire des cellules souches d'un embryon de souris.

Ce n'est qu'en 1998 que les études sur des souris ont pu être extrapolées à l'homme, lorsque les premières cellules souches ont été extraites d'embryons humains et cultivées in vitro pour étudier leur fonction et leurs propriétés. Ces cellules souches sont appelées cellules souches embryonnaires.

En 2006, un autre jalon dans l'histoire de l'étude des cellules souches a eu lieu, un groupe de chercheurs a découvert comment certaines cellules adultes pouvaient être génétiquement reprogrammées pour donner naissance à des cellules souches capables de se spécialiser dans certains types de cellules. Ce type de cellule souche est appelé cellule souche pluripotente induite (iPS).

Bien que de nombreux progrès aient été accomplis dans la recherche sur les cellules souches au cours de ces 35 années, d'autres études sont encore nécessaires pour mieux les comprendre et pouvoir les utiliser dans la création de nouvelles thérapies et dans l'étude du développement normatif humain.

Types de cellules souches

Les cellules souches peuvent être largement classées en fonction de leur niveau de maturation en cellules souches embryonnaires, foetales, adultes induites et en cellules souches pluripotentes induites.

De plus, toutes les cellules souches n'ont pas le même potentiel de différenciation en n'importe quel type de cellule. Selon le type de cellules dans lesquelles les cellules souches peuvent être différenciées, elles peuvent être:

Totipotent (ou omnipotent)

Morula, cellule totipotente. Source: Pidalka44 Ils peuvent se différencier en n'importe quel type de cellule. Ces cellules ne peuvent être trouvées que dans la morula (l'ensemble de cellules qui se produit après l'union des deux gamètes) et, théoriquement, dans les embryons, bien que les cellules souches embryonnaires n'aient pas encore été en mesure de se développer et de créer tous les types de cellules.

Pluripotent

Colonie de cellules souches embryonnaires humaines. Source: domaine public

Ils constituent la prochaine étape pour les cellules souches totipotentes et peuvent se différencier en presque tous les types de cellules. Les cultures de cellules embryonnaires et les cellules souches induites sont pluripotentes.

Multipotent

Micrographie confocale de cellules précurseurs neurales positives pour la GFP (vert) dans le bulbe olfactif du rat. Source: Oleg Tsupykov Ils peuvent se différencier en une grande variété de cellules, mais uniquement celles qui appartiennent à un groupe de cellules apparentées. Par exemple, les cellules multipotentes du cœur ne peuvent se différencier qu'en tissus qui composent le cœur. Ces cellules peuvent être prélevées sur les fœtus.

Oligopotent

Cellules dendritiques myéloïdes immatures (oligopotentes) Source: Josef Neumüller, Sylvia Emanuela Neumüller-Guber, Johannes Huber, Adolf Ellinger et Thomas Wagner Elles peuvent se différencier en plusieurs types de cellules, par exemple pour former le même tissu. Les cellules souches adultes sont oligopotentes.

Unipotent

Hématocytes de type hépatolastes fœtaux (cellules souches unipotentes). Source: Département d'Histologie, Collège de Médecine de l'Université Jagellonne Ils ne peuvent se différencier qu'en un seul type de cellule. Ces cellules souches diffèrent des cellules adultes normales en ce qu'elles conservent leurs propriétés reproductrices pendant une longue période (avant de se différencier). Ce type de cellules souches peut être retrouvé par exemple dans certains muscles.

Cellule souche embryonnaire

Cellules souches embryonnaires d'une souris. Source: National Science Foundation

Les cellules souches embryonnaires sont extraites d'embryons. La plupart proviennent de gamètes qui ont été fécondés in vitro et non de femmes naturellement enceintes. En théorie, elles sont totipotentes, c'est-à-dire qu'elles peuvent donner naissance à n'importe quel type de cellules, même si pour le moment seuls certains types de cellules peuvent être cultivés en laboratoire.

Une fois les cellules souches extraites, une culture est réalisée dans laquelle les cellules et le matériel nutritionnel (milieu de culture) sont introduits dans une boîte de laboratoire. En culture, les cellules se développent et commencent à se diviser, créant une fine couche qui s'étend sur toute la surface de la plaque.

Cellules souches fœtales

Cellule souche foetale. Source: Teixeira, J., Rueda, BR et Pru, JK, Uterine Stem cells (30 septembre 2008), StemBook, éd. Communauté de recherche sur les cellules souches, StemBook, doi / 10.3824 / stembook.1.16.1, Les cellules souches fœtales sont obtenues à partir de fœtus (à partir de la 10e semaine de gestation). Ces cellules peuvent être trouvées dans la plupart des tissus du fœtus.

Ces cellules souches sont multipotentes, c'est-à-dire qu'elles peuvent se différencier en certains types de cellules qui sont apparentées, par exemple, dans plusieurs tissus similaires pour former le même organe.

Cellules souches adultes

Micrographie d'une cellule souche adulte montrant des caractéristiques ultrastructurales typiques. Source: Robert M. Hunt, Attribution Creative Commons

Dans certains tissus adultes, tels que la peau, les muscles, l'intestin et la moelle osseuse, il existe des cellules souches adultes qui peuvent proliférer et se différencier en cellules du même tissu pour remplacer les cellules mortes ou endommagées, ce sont donc des oligopoents. Les cellules souches adultes peuvent également être trouvées dans le sang du cordon ombilical.

Par exemple, dans la moelle osseuse, il y a des cellules souches sanguines qui se transforment en cellules sanguines matures (globules rouges, globules blancs ou plaquettes).

La recherche avec ces types de cellules est bien avancée et des greffes de cellules souches adultes à partir de moelle osseuse ou de sang de cordon ombilical sont actuellement effectuées pour traiter des maladies du sang telles que les syndromes myélodysplasiques et myéloprolifératifs.

Le potentiel thérapeutique d'autres cellules souches adultes telles que les cellules mésenchymateuses, qui produisent des cellules à partir d'os, de cartilage et de graisse, est actuellement à l'étude pour traiter des maladies telles que l'arthrite.

Cellules souches pluripotentes induites

Cellules souches pluripotentes induites. Source: Laboratoire Gepstein

Les cellules souches pluripotentes induites (iPS) sont déjà des cellules adultes spécialisées (par exemple de la peau) qui ont été génétiquement reprogrammées in vitro pour avoir les propriétés des cellules souches embryonnaires.

Pour reprogrammer les cellules adultes, elles sont prélevées sur des adultes et cultivées sur une plaque, où des virus créés en laboratoire avec des gènes spécifiques sont insérés pour s'intégrer aux cellules et modifier leur information génétique.

Bien que les cellules iPS et les cellules embryonnaires partagent de nombreuses caractéristiques, elles ne sont pas tout à fait les mêmes, ces différences sont actuellement à l'étude, ainsi que de nouvelles procédures pour créer l'iPS.

Bien que des recherches supplémentaires soient nécessaires, les cellules iPS sont déjà utilisées pour tester l'effet de certains médicaments qui sont en cours d'essais cliniques et devraient être utiles pour la transplantation dans un proche avenir.

Les greffes de cellules IPS ne sont actuellement pas effectuées car certaines études animales ont abouti à des formations cancéreuses, probablement en raison de la technique utilisée pour reprogrammer les cellules.

Cultures de cellules souches

Blastocyste, a en interne des cellules souches. Source: Gnzlndrs

Les cultures de cellules souches ne sont pas efficaces à 100%, il y a des moments où les cellules ne se développent pas ou ne se divisent pas. Mais, lorsque la culture a été efficace, des groupes de cellules souches sont prélevés et de nouvelles populations sont créées qui continueront de se diviser et commenceront à se différencier. Les cellules souches peuvent être congelées et stockées à tout moment du processus.

Lors de la culture, les cellules souches peuvent se regrouper spontanément et se spécialiser dans tout type de tissu (musculaire, nerveux…). Le fait qu'ils soient capables de se spécialiser est un signe que les cellules sont maintenues en bon état, mais idéalement, le processus de spécialisation est contrôlé par les chercheurs pour créer des populations cellulaires spécifiques.

Pour contrôler la différenciation des cellules souches embryonnaires, les chercheurs modulent la composition chimique du milieu de culture, du carré ou des cellules elles-mêmes en y insérant des gènes spécifiques.

Grâce à de multiples études, des protocoles ont été créés indiquant quels paramètres doivent être modifiés et comment le faire pour créer des cultures cellulaires spécifiques.

À l'heure actuelle, les greffes de cellules souches embryonnaires ne sont pas effectuées chez l'homme car dans certaines études sur des animaux, il a été observé qu'elles peuvent conduire au développement de cancers. Les recherches sont toujours en cours et elles sont très prometteuses pour les traitements futurs.

Traitements des cellules souches

Actuellement, l'utilisation clinique des cellules souches les plus étudiées et utilisées en pratique est la transplantation de cellules souches sanguines (hématopoïétiques) à partir de la moelle osseuse ou du cordon ombilical. Ils sont utilisés pour traiter les problèmes sanguins et immunitaires, ainsi que pour renouveler les cellules endommagées après un traitement de chimiothérapie ou de radiothérapie.

Chaque année, plus de 26 000 personnes sont traitées en Europe par une greffe de cellules souches hémétapoïétiques chaque année. Les maladies qui peuvent actuellement être traitées par une greffe sont:

Leucémies et lymphomes

• Leucémie myéloïde aiguë.
• Leucémie lymphoblastique aiguë.
• Leucémie myéloïde chronique.
• Leucémie lymphoblastique chronique.
• Leucémie myélomonocytaire juvénile.
• Lymphome de Hodgkin.
• Lymphome non hodgkinien.

Maladies liées à la moelle osseuse

• Anémie aplasique sévère.
• Anémie de Fanconi.
• Hémoglobinurie paroxystique nocturne.
• Aplasie pure des globules rouges.
• Thrombocytopénie / amégacaryocytose congénitale.
• Syndrome myéloprolifératif et myélodysplasique.
• Myélome multiple.

Maladies héréditaires du système immunitaire

• Immunodéficience combinée sévère.
• Syndrome de Wiskott-Aldrich.

Hémoglobinopathies (maladies des globules rouges)

• Bêta thalassémie majeure.
• Drépanocytose

Maladies métaboliques héréditaires

• Maladie de Krabbe.
• Syndrome de Hurler.
• Adrénoleucodystrophie.
• Leucodystrophie métachromatique.

Autres applications

Les greffes de peau sont une autre application des greffes de cellules souches. Cette application est peut-être la plus ancienne puisqu'elle a été utilisée depuis avant de vraiment comprendre le fonctionnement des cellules souches.

Les greffes de peau sont généralement effectuées uniquement dans les cas extrêmes où la personne a de grandes zones de la peau endommagées, par exemple à la suite d'une brûlure grave.

La première greffe de peau a été réalisée en 1970 et depuis lors, la technique s'est affinée, même s'il reste encore un long chemin à parcourir, car actuellement la peau greffée est incapable de développer des fullicules pileux ou des glandes sudoripares.

Holoclar

La dernière application de cellules souches approuvée en Europe est Holoclar, un traitement destiné à réparer les dommages que la cornée a pu subir, qu'il s'agisse de blessures ou de brûlures.

La procédure consiste à extraire une petite partie de cellules limbiques en bon état, chargées de réparer la cornée, et de les cultiver en laboratoire jusqu'à ce qu'elles forment une fine couche cornéenne qui peut être transplantée dans l'œil du patient.

Régénération tissulaire

D'autres applications possibles des cellules souches sont étudiées dans le cadre d'essais cliniques. Les principales applications trouvées dans la recherche sont la régénération des tissus et des organes, le traitement des blessures, le traitement des maladies cardiovasculaires et le traitement des maladies du cerveau.

L'utilisation de cellules souches pour la régénération des tissus et des organes est peut-être son application la plus étudiée. Si des organes ou des tissus sont créés à partir de cellules souches, ils peuvent être transplantés à des personnes qui en ont besoin, en fait, le premier rein avec des cellules souches a déjà été créé et les résultats sont prometteurs.

Maladies cardiovasculaires

Les résultats des recherches sur l'utilisation des cellules souches dans le traitement des maladies cardiovasculaires sont également très encourageants.

En 2013, un groupe de chercheurs du Massachusetts General Hospital (États-Unis) a créé des vaisseaux sanguins à partir de parties de cellules souches humaines implantées chez des souris et fonctionnant correctement. Actuellement, la recherche est en cours et ils essaient de l'appliquer en toute sécurité aux humains.

Les maladies du cerveau

L'utilisation de cellules souches pour le traitement de maladies cérébrales telles que la maladie de Parkinson ou d'Alzheimer est étudiée en utilisant des cellules souches embryonnaires pour leur potentiel de différenciation. Les résultats semblent prometteurs, même si les études en sont encore à un stade très précoce.

L'étude des cellules souches n'est pas seulement faite pour traiter des maladies, elles sont également étudiées pour comprendre le développement normal des cellules saines et pour mieux comprendre certains processus tels que la division et la différenciation cellulaires.

Références

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