Cellules souches: types, applications et où ils se trouvent
Les cellules souches sont un type de cellules que l'on trouve naturellement dans tous les êtres vivants multicellulaires et qui se caractérisent par la propriété de se différencier dans n'importe quel type de cellules et de se diviser pour produire davantage de cellules souches.
Les cellules souches sont importantes dès avant la naissance car, quelques jours après avoir rejoint les deux gamètes, elles commencent à se diviser et à se multiplier, créant des cellules souches spécialisées qui donneront naissance aux différents organes et tissus du corps de l'embryon.
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 de cellules souches dans de multiples maladies telles que la maladie de Parkinson, la maladie d’Alzheimer ou certaines affections congénitales est à l’étude. En outre, il existe déjà des produits à base de cellules souches qui ont commencé à être utilisés au niveau international en médecine orthopédique.
Les cellules souches continuent d'exister chez l'adulte, bien qu'en quantités plus petites 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 elles, les cellules endommagées peuvent être remplacées et les organes continuent à fonctionner normalement.
En général, on pourrait dire que les cellules souches ont trois propriétés principales qui les différencient du reste des cellules:
- Ils peuvent se reproduire pendant de longues périodes.
- Ils ne sont pas spécialisés.
- Ils peuvent se spécialiser dans n'importe quel type de cellule.
Ces propriétés les rendent potentiellement bénéfiques pour le traitement de certaines maladies causées par l'usure ou la dégénérescence de certaines cellules telles que les maladies neurodégénératives.
Ces propriétés incroyables des cellules souches ont été étudiées pour la première fois il y a seulement 35 ans, 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 les souris ont pu être extrapolées à l'homme, lorsque les premières cellules souches embryonnaires humaines ont été extraites et cultivées in vitro afin d'étudier leur fonctionnement et leurs propriétés. Ces cellules souches sont appelées cellules souches embryonnaires.
En 2006, une autre étape importante dans l'histoire de l'étude des cellules souches a été découverte. Un groupe de chercheurs a découvert comment certaines cellules adultes pouvaient être génétiquement reprogrammées pour donner naissance à des cellules souches pouvant se spécialiser dans certains types de cellules. Ce type de cellules souches est appelé cellule souche pluripotente induite (iPS).
Bien que la recherche sur les cellules souches ait beaucoup progressé au cours de ces 35 années, il reste encore beaucoup à faire pour mieux les connaître et pouvoir les utiliser pour créer de nouvelles thérapies et pour étudier le développement des normes humaines.
Types de cellules souches
Les cellules souches peuvent être classées de manière générale en fonction de leur niveau de maturation dans les cellules souches embryonnaires, fœtales, adultes et les cellules souches pluripotentes induites.
En outre, toutes les cellules souches n'ont pas le même potentiel de différenciation dans n'importe quel type de cellule. Selon le type de cellules dans lequel vous pouvez différencier les cellules souches, vous pouvez:
- Totipotentes (ou omnipotentes), si elles peuvent être différenciées dans n'importe quel type de cellule. Ces cellules ne peuvent être trouvées que dans la morula (ensemble de cellules apparaissant après l'union des deux gamètes) et, théoriquement, dans les embryons, bien qu'il n'ait pas encore été possible pour les cellules souches embryonnaires de se développer et de créer tous les types. de cellules.
- Pluripotentes, elles constituent la prochaine étape des cellules souches totipotentes et peuvent être différenciées dans presque tous les types de cellules. Les cultures de cellules embryonnaires et les cellules souches induites sont pluripotentes.
- Multipotentes, si elles peuvent être différenciées dans une grande variété de cellules, mais uniquement celles appartenant à un groupe de cellules apparentées. Par exemple, les cellules multipotentes du cœur ne peuvent être différenciées que dans les tissus qui forment ledit organe. Ces cellules peuvent être extraites des foetus.
- Oligopotentes, si elles peuvent être différenciées dans plusieurs types de cellules, par exemple, pour former le même tissu. Les cellules souches adultes sont oligopotentes.
- Unipotentes, si elles ne peuvent se différencier qu’en un seul type de cellules. Ces cellules souches diffèrent des cellules adultes normales en ce qu'elles conservent leur propriété de reproduction pendant une longue période (avant la différenciation). Ce type de cellules souches peut être trouvé, par exemple, dans certains muscles.
Cellules souches embryonnaires
Les cellules souches embryonnaires sont extraites d'embryons. La plupart proviennent de gamètes qui ont été fécondés in vitro et non de femmes enceintes naturellement. Et, en théorie, elles sont totipotentes, c'est-à-dire qu'elles peuvent donner naissance à n'importe quel type de cellules, bien qu'en laboratoire, seuls certains types de cellules puissent être cultivés.
Une fois les cellules souches éliminées, une culture est effectuée dans laquelle les cellules et le matériel nutritif (milieu de culture) sont introduits dans une boîte de laboratoire. Dans la culture, les cellules se développent et commencent à se diviser, créant une fine couche qui s'étend sur toute la surface de la plaque.
Les cultures de cellules souches ne sont pas efficaces à 100%. Il arrive que les cellules ne se développent ni ne se divisent. Mais lorsque la culture est efficace, des groupes de cellules souches sont prélevés et de nouvelles populations sont créées qui continueront à se diviser et commenceront à se différencier. Les cellules souches peuvent être congelées et stockées à tout moment du processus.
Au cours de la culture, les cellules souches peuvent être regroupées et se spécialiser spontanément dans tout type de tissu (musculaire, nerveux ...). Le fait de pouvoir se spécialiser est un signe que les cellules sont conservées en bon état mais, idéalement, le processus de spécialisation est contrôlé par les chercheurs pour créer des populations de cellules 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 insérant des gènes spécifiques.
Plusieurs études ont permis de créer des protocoles indiquant les paramètres à modifier et la procédure à suivre 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 chez l'animal, il a été observé qu'elles pouvaient entraîner l'apparition de cancers. Malgré cela, les recherches se poursuivent et elles sont très prometteuses pour les traitements futurs.
Cellules souches foetales
Comme son nom l'indique, les cellules souches foetales sont obtenues à partir de foetus (à partir de la 10ème 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 liées, par exemple, à plusieurs tissus similaires pour former le même organe.
Cellules souches adultes
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 d'un même tissu afin de remplacer les cellules mortes ou endommagées. Elles sont donc oligopétentes. Les cellules souches adultes peuvent également se retrouver dans le sang du cordon ombilical.
Par exemple, la moelle osseuse contient des cellules souches du sang qui deviennent des cellules sanguines matures (globules rouges, globules blancs ou plaquettes).
Les recherches sur ce type de cellules sont très avancées et des greffes de cellules souches adultes à partir de la moelle osseuse ou du 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 osseuses, cartilagineuses et adipeuses pour traiter des maladies telles que l'arthrite, fait actuellement l'objet de recherches.
Cellules souches pluripotentes induites
Les cellules souches pluripotentes induites (iPS) sont déjà des cellules adultes spécialisées (cellules de la peau, par exemple) qui ont été reprogrammées génétiquement in vitro pour avoir les propriétés des cellules souches embryonnaires.
Pour reprogrammer les cellules adultes, elles sont extraites d’adultes et cultivées sur une plaque où les virus créés en laboratoire sont insérés avec des gènes spécifiques afin de s’intégrer aux cellules et de modifier leurs informations génétiques.
Bien que les cellules iPS et les cellules embryonnaires partagent de nombreuses caractéristiques qui ne sont pas complètement égales, ces différences sont actuellement à l'étude, ainsi que de nouvelles procédures permettant de créer de l'iPS.
Bien que des recherches supplémentaires soient nécessaires, les cellules iPS sont déjà utilisées pour tester l’effet de certains médicaments découverts lors d’essais cliniques et devraient, dans un proche avenir, être utiles pour la transplantation.
Actuellement, les greffes de cellules iPS ne sont pas effectuées car certaines études sur des animaux ont donné lieu à des formations cancéreuses, probablement en raison de la technique utilisée pour reprogrammer les cellules.
Traitements aux cellules souches
Actuellement, l'utilisation clinique des cellules souches les plus étudiées et utilisées dans la pratique est la transplantation de cellules souches du sang (hématopoïétiques) provenant de la moelle osseuse ou du cordon ombilical. Ils sont utilisés pour traiter les problèmes de sang et du système immunitaire, ainsi que pour renouveler les cellules endommagées après un traitement par chimiothérapie ou radiothérapie.
Chaque année, plus de 26 000 personnes sont traitées en Europe par une greffe de cellules souches hemetapoiétiques. Les maladies qui peuvent actuellement être traitées avec une greffe sont:
- Leucémies et linformas, telles que:
- 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, telles que:
- Anémie aplasique sévère.
- Anémie de Fanconi.
- Hémoglobinurie nocturne paroxystique.
- Aplasie de globules rouges purs.
- Thrombocytopénie congénitale / amégacariocytose.
- Syndrome myéloprolifératif et myélodysplasique.
- Myélome multiple
- Maladies héréditaires du système immunitaire, telles que:
- Déficit immunitaire combiné sévère.
- Syndrome de Wiskott-Aldrich.
- Hémoglobinopathies (maladies des globules rouges), telles que:
- Bêta thalassémie majeure.
- Drépanocytose
- Maladies métaboliques héréditaires, telles que:
- Maladie de Krabbe
- Syndrome de Hurler.
- Adrénoleucodystrophie.
- Leucodystrophie métachromatique.
- Autres conditions et cancers.
Les greffes de peau constituent une autre application des greffes de cellules souches. Cette application est peut-être la plus ancienne puisqu'elle a été utilisée avant de vraiment comprendre le fonctionnement des cellules souches.
Les greffes de peau ne sont généralement pratiquées que dans les cas extrêmes où la personne a endommagé de grandes surfaces de la peau, par exemple par une brûlure grave.
La première greffe de peau a été réalisée en 1970 et depuis lors, la technique s'est perfectionnée, bien qu'il reste encore beaucoup de chemin à parcourir, car la peau greffée est actuellement incapable de développer des poils fulículos ou des glandes sudoripares.
La dernière application des 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 retirer une petite partie des cellules limbales en bon état, responsables de la réparation de la cornée, et à les cultiver en laboratoire jusqu'à ce qu'elles forment une fine couche cornée pouvant être transplantée dans l'œil du patient.
D'autres applications possibles des cellules souches font actuellement l'objet d'études cliniques. Les principales applications de la recherche sont la régénération des tissus et des organes, le traitement des maladies cardiovasculaires et le traitement des maladies du cerveau.
L'utilisation de cellules souches pour la régénération de tissus et d'organes est peut-être leur application la plus étudiée. Si des organes ou des tissus sont créés à partir de cellules souches, ils peuvent être transplantés chez des personnes qui en ont besoin. En fait, le premier rein contenant des cellules souches a déjà été créé et les résultats sont prometteurs.
Les résultats obtenus dans la recherche sur l'utilisation de 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 destinés à des parties de cellules souches humaines implantées chez la souris et fonctionnant correctement. Actuellement, la recherche est en cours et ils tentent de l'appliquer sans risque pour l'homme.
L'utilisation de cellules souches pour le traitement de maladies du cerveau telles que la maladie de Parkinson ou la maladie d'Alzheimer est à l'étude à l'aide de cellules souches embryonnaires en raison de 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, mais également pour connaître le développement normal des cellules saines et pour mieux comprendre certains processus tels que la division et la différenciation cellulaires.
