Avec leur capacité à se multiplier à l’infini et se différencier en différents types cellulaires, les cellules souches offrent de véritables perspectives thérapeutiques. Elles permettent de mieux comprendre le développement humain et certaines maladies et peuvent être utilisées pour restaurer la fonction d'un tissu ou organe défaillant. C'est ce qu'on appelle la thérapie cellulaire ou médecine régénérative.
À quoi correspondent les cellules souches ? À quoi servent-elles ? Dans quels cas peut-on les utiliser ? On fait le point.
Cellules souches : qu’est-ce que c’est ?
On appelle cellules souches, des cellules indifférenciées capables de s'auto-renouveler, de se multiplier à l’infini et de se différencier en des cellules spécialisées. Ces cellules souches sont naturellement présentes chez l’embryon et dans certains organes ou tissus adultes.
Quel est le rôle des cellules souches ?
Les cellules souches sont, en quelque sorte, les « cellules mères » de toutes les autres cellules. Au tout début de la vie, elles permettent le développement complet d'un être humain, puis tout au long de la vie, elles permettent, telle une réserve naturelle, de reconstituer nos stocks de cellules spécialisées.
Les différents types de cellules souches
Selon leur origine et leur potentiel de différenciation, on distingue différents types de cellules souches :
Les cellules souches totipotentes
Ces cellules souches sont issues des toutes premières divisions de l’œuf fécondé (entre la fécondation et le quatrième jour). Elles peuvent se différencier en tous types de cellules de l'organisme et en annexes (placenta, cordon ombilical).
Ce sont les seules cellules souches pouvant donner naissance à un embryon capable de s'implanter dans l'utérus et se développer.
Les cellules souches pluripotentes
Egalement appelées lignées de cellules souches embryonnaires, elles sont issues d'un embryon de 5 à 7 jours suivant une fécondation in vitro (FIV). Elles peuvent donner naissance à plus de 200 types de cellules représentatifs de tous les tissus de l'organisme.
Ces cellules souches embryonnaires sont prélevées sur des embryons surnuméraires obtenus par FIV pour un projet parental, et dont les parents ont signé un consentement pour céder gratuitement l’embryon à la recherche.
À ce stade de développement, l’embryon a la forme d’une petite bulle contenant une autre petite bulle. C’est dans cette masse cellulaire interne que se trouve la trentaine de cellules pluripotentes qui donneront toutes les cellules de l’organisme.
Ces cellules sont prélevées et placées en culture où elles vont alors se multiplier et, selon leur milieu de culture, se différencier en tel ou tel type de cellules spécialisées : cellules sanguines, cellules du cerveau, cellules du foie, etc.
Les cellules souches multipotentes
Issues de tissus fœtaux ou adultes, elles peuvent donner naissance à un ou plusieurs types cellulaires. Elles participent chez l’adulte au renouvellement des tissus.
Les cellules souches mésenchymateuses (CSM)
Il s’agit de cellules souches adultes présentes dans tout l’organisme au sein :
- du tissu adipeux ;
- de la moelle osseuse ;
- des tissus de soutien des organes ;
- des os ;
- des cartilages ;
- des muscles.
Elles peuvent donner naissance à des cellules cartilagineuses, osseuses, graisseuses, à des fibres musculaires, etc.
Les cellules souches unipotentes
Issues de tissus adultes, elles ne peuvent donner naissance qu’à un type de cellule. Elles participent également au renouvellement de tous nos tissus.
Les cellules souches pluripotentes induites
Egalement nommées cellules iPS ("induced pluripotent stem cells"), ce sont des cellules souches adultes qui ont été reprogrammées génétiquement pour avoir les caractéristiques des cellules souches embryonnaires.
La technique a été mise au point au Japon en 2006 par le chercheur Shinya Yamanaka, qui a d’ailleurs reçu le Prix Nobel de médecine en 2012 pour cette fabuleuse avancée.
Comme les cellules souches embryonnaires, les cellules IPS ont cette capacité d’auto-renouvellemement et de pluripotence, avec l'avantage d'être faciles d’accès (une simple biopsie suffit) et de ne pas poser problèmes éthiques des cellules souches embryonnaires.
Pourquoi s’intéresser aux cellules souches ?
Pour comprendre le développement humain et la maladie
L’étude des cellules souches permet de comprendre le développement humain et celui de certaines maladies.
Les cellules IPS sont aujourd’hui utilisées pour modéliser certaines maladies comme :
- la sclérose latérale amyotrophique (maladie de Charcot) ;
- la maladie de Parkinson ;
- le diabète de type 1 ;
- la maladie de Huntington ;
- la trisomie 21 ;
- l’immunodéficience sévère combinée ;
- le syndrome de Lesch-Nyhan ;
- la maladie de Gaucher, et bien d’autres encore.
Pour cela, des cellules souches sont prélevées sur un donneur atteint de la pathologie, puis reprogrammées pour ensuite étudier les mécanismes de la pathologie, essayer de corriger la mutation, tester des molécules thérapeutiques.
Pour restaurer la fonction du tissu ou de l'organe défaillant (thérapie cellulaire ou médecine régénérative)
En cas de maladie, certaines cellules souches peuvent être prélevées, cultivées puis réinjectées afin de restaurer la fonction du tissu ou de l'organe défaillant. Cette greffe de cellules souches, très prometteuse, constitue la base de ce que l'on nomme la thérapie cellulaire ou médecine régénérative.
Greffe de moelle osseuse
Elle est déjà mise en pratique depuis les années 70, nécessaire dans certaines maladies graves du sang comme la leucémie, certains lymphomes non hodgkiniens, l’anémie aplasique, la thalassémie, la drépanocytose notamment.
Cette greffe concerne les cellules souches dites hématopoïétiques (CSH). Issues de la moelle osseuse, ces cellules souches donnent naissance, tout au long de notre vie, aux cellules sanguines (globules rouges, globules blancs, plaquettes).
On distingue deux types de greffe de moelle osseuse :
- la greffe autologue ou autogreffe de cellules souches hématopoïétiques : la greffe est réalisée avec les cellules souches du patient. Les médecins prélèvent 2 à 3 % de la moelle osseuse avant le traitement et la réinjectent après une chimiothérapie intensive pour détruire un maximum de cellules cancéreuses. Il n’y a pas de risque de rejet ;
- la greffe allogène de cellules souches hématopoïétiques : les cellules souches sont issues d’un donneur compatible avec le malade, qui a fait don de sa moelle osseuse. On trouve également ces cellules souches hématopoïétiques dans le sang de cordon ou sang placentaire, prélevé au niveau du cordon ombilical du bébé tout de suite après sa naissance, lorsque les parents souhaitent faire un don de sang de cordon.
Dans les deux cas, les cellules souches sont ensuite transfusées au patient par perfusion. Après quelques semaines, la moelle osseuse produit à nouveau suffisamment de cellules sanguines.
Greffe de cellules souches cutanées
La greffe de cellules souches cutanées est également pratiquée depuis les années 80 pour reconstituer l’épiderme chez les grands brûlés.
Greffe de cellules souches de l'œil
Les cellules souches de l'œil sont quant à elle utilisées pour réparer certaines lésions de la cornée.
Recherches en cours
Des travaux de bioingénierie cellulaire sont actuellement en cours pour tenter de régénérer ou réparer certains tissus, comme le cartilage par exemple, grâce à la greffe de cellules souches spécifiques, les cellules souches mésenchymateuses (CSM).
De nombreux autres travaux basés sur ces cellules souches mésenchymateuses sont actuellement réalisés en rhumatologie, cardiologie, pour certaines myopathies, le diabète, etc.
A noter : les cellules IPS sont en revanche peu utilisées en thérapie cellulaire car leur reprogrammation génétique pourrait poser problème une fois greffées chez un patient.