Par Mélissa Mayer | Mis à jour le 30 août 2022

Les chercheurs du monde entier découvrent les secrets des cellules souches, de minuscules cellules polyvalentes qui promettent de transformer une seule cellule en organes et en tissus. Comprendre leur structure et leur comportement pourrait révolutionner le traitement d'un large éventail de maladies.

Que sont les cellules souches ?

Au début du développement embryonnaire, un œuf fécondé (zygote) se divise en un essaim de cellules appelées cellules souches. Ces cellules sont toutes deux prolifératives —ils se divisent rapidement—et pluripotents , ce qui signifie qu'ils peuvent se différencier en n'importe quel type de cellule spécialisé.

À mesure que l'embryon mûrit, il passe d'une simple feuille de cellules souches à un embryon structuré appelé gastrula, comprenant trois couches germinales :l'ectoderme, le mésoderme et l'endoderme, chacune donnant naissance à des tissus et des organes distincts.

Structure centrale d'une cellule souche

• Membrane cellulaire —une bicouche lipidique qui régule le passage des molécules.
• Cytoplasme —l'intérieur aqueux qui abrite les organites.
• Noyau  : contient l'ADN qui dicte le fonctionnement des cellules.

Bien que ces composants soient communs à toutes les cellules, les cellules souches maintiennent un état indifférencié jusqu'à ce que des signaux spécifiques déclenchent une spécialisation.

Cellules souches embryonnaires (CSEh)

Les CSEh sont dérivées d’embryons excédentaires créés par fécondation in vitro (FIV). Parce qu'ils naissent avant l'implantation, ils constituent une page vierge capable de donner naissance à n'importe quel type de cellule.

En culture, les CSEh ont tendance à former des amas appelés corps embryonnaires. et se différencient spontanément à moins d'être conservés dans des conditions soigneusement contrôlées. Maintenir un état indifférencié pendant six mois et garantir la stabilité génétique sont des conditions préalables à la création d'une lignée de cellules souches embryonnaires adapté à la recherche.

Cellules souches (somatiques) adultes

De nombreux tissus matures conservent des cellules souches résidentes qui reconstituent les cellules pendant le renouvellement normal ou se réparent après une blessure. Ces cellules sont spécifiques à un tissu et ne génèrent généralement que les types de cellules trouvés dans leur environnement d'origine.

• Cellules souches hématopoïétiques dans la moelle osseuse, produisent du sang et des cellules immunitaires.
• Cellules souches mésenchymateuses donnent naissance à des cellules osseuses, cartilagineuses, adipeuses et stromales.
• Cellules souches épithéliales dans la ligne intestinale, produisent des cellules absorbantes, caliciformes, entéroendocrines et Paneth.
• Cellules souches cutanées dans la couche basale, génèrent des kératinocytes qui forment l'épiderme protecteur.

Les cellules souches adultes sont rares, limitées en termes de potentiel de division et difficiles à cultiver, mais elles offrent l'avantage d'un rejet immunitaire réduit lorsqu'elles sont récoltées de manière autologue.

Cellules souches pluripotentes induites (CSPi)

Introduites en 2006, les iPSC sont des cellules adultes reprogrammées qui acquièrent la pluripotence. Bien qu'elles partagent de nombreuses fonctionnalités avec les CSEh, les obstacles techniques, tels que les méthodes de transmission virale qui soulèvent des problèmes de sécurité, doivent être surmontés avant leur utilisation clinique.

Applications cliniques

La recherche sur les cellules souches sous-tend le dépistage de médicaments, la modélisation de maladies et le développement de thérapies cellulaires . Les domaines prometteurs incluent :

• Maladie cardiovasculaire — différencier les cellules du muscle cardiaque pour la transplantation.
• Diabète de type 1 — produisant des cellules bêta sécrétrices d'insuline.
• Brûlures et dégénérescence maculaire — restaurer les tissus endommagés.
• Arthrose et polyarthrite rhumatoïde —régénération du cartilage articulaire.
• Lésion de la moelle épinière et accident vasculaire cérébral — favorisant la réparation neuronale.

Principaux obstacles à la traduction clinique

• Augmenter la production de cellules souches pour générer des tissus ou des organes fonctionnels.
• Diriger avec précision la différenciation vers le type de cellule souhaité.
• Assurer la survie, l'intégration et le fonctionnement à long terme des cellules transplantées.
• Prévenir les effets indésirables tels que la tumorigenèse.

Bien que le parcours du laboratoire au chevet du patient soit complexe, les connaissances fondamentales sur la biologie des cellules souches continuent d'accélérer les progrès de la médecine régénérative.