Miracle des cellules souches : état des lieux

cellules souches

Les cellules souches sont des cellules primitives qui possèdent la capacité d'auto renouvellement, et de spécialisation. Une cellule souche peut à travers cette spécialisation devenir une cellule musculaire, nerveuse, une cellule gastrique. On nomme ce processus de spécialisation : la différenciation.

Les premières cellules souches ont été identifiées dans le sang. En 1963, des chercheurs de Toronto ont démontré qu'une cellule dérivée de la moelle osseuse pouvait remplacer tous les éléments de sang. Au cours des vingt années qui ont suivi, la transplantation des cellules souches du sang est devenue un moyen standard dans le traitement des cancers du sang comme les leucémies.
Progressivement, des cellules souches ont été identifiées dans la plupart des tissus.

 

Pourquoi les cellules souches intéressent les chercheurs ?

 

Les cellules souches intéressent les chercheurs et les médecins pour trois raisons :-pour le traitement : les cellules souches peuvent remplacer les cellules détruites ou perdues, comme par exemple après un infarctus du myocarde ou un traumatisme de la moelle épinière. Ces cellules peuvent aider le patient à retrouver sa mobilité en régénérant les nerfs.-cibler les cellules souches par un traitement spécifique.-utiliser les cellules souches pour régénérer les tissus in vitro, et aussi pour remplacer l'expérimentation sur les animaux.

cellules souches origine

Comprendre les cellules souches

 

Les cellules souches ont deux facultés uniques : elles sont capables de se renouveler, elles sont capables de se spécialiser.
Les cellules souches peuvent proliférer sans perdre leur capacité à se différencier, sans subir le vieillissement biologique. Pendant leur régénération, les cellules filles peuvent être des cellules souches, ou des cellules plus différenciées. On pense que les cellules souches sont capables de se piser indéfiniment, créant ainsi des cellules totipotentes (capables de produire toutes sortes de cellules, comme les cellules du placenta), ou pluripotentes (comme les cellules embryonnaires), multipotentes (les cellules souches de chaque organe) ou unipotentes (spermatozoïdes et ovules).

 

On pense que la capacité des cellules souches est liée au développement embryonnaire, les premières cellules après la fécondation sont des cellules totipotentes. À chaque stade du développement embryonnaire, des cellules souches sont créées pour avoir d'autres capacités. On sait actuellement que les cellules souches peuvent être créées après le stade embryonnaire.


Les cellules souches peuvent dériver de l'embryon humain, ou des tissus humains adultes. Les cellules souches font leur apparition 7 à 10 jours après la fécondation. Il est donc possible de créer des cellules souches par fécondation in vitro, mais cette technique pose de nombreuses questions éthiques.
Les cellules souches adultes sont présentes dans les tissus, pour régénérer et cicatriser les organes. On retrouve de nombreuses cellules souches dans le sang, mais sont rares dans les muscles, dans le cerveau, ou les reins.

 

Après une blessure, l'organisme fait appel à des cellules souches. Certaines cellules adultes vont redevenir des cellules souches pour assurer la cicatrisation. Les chercheurs appellent cette procédure une re-programmation ; c'est une cellule adulte mature qui redevient une cellule souche pluripotente capable de régénérer et de donner d'autres cellules spécialisées.


Cela indique qu'il est possible de manipuler une cellule pour la rendre pluripotente. Une cellule prélevée chez un adulte peut redevenir une cellule souche, et participer à la régénération d'un tissu malade. Dans ce cas, c'est une cellule souche induite.
Cette manipulation peut être une manipulation génétique, ou le résultat d'un traitement avec un ensemble des molécules pour modifier l'expression génétique de la cellule.

 

Comment se passe le traitement par les cellules souches

 

Les cellules souches embryonnaires humaines ont été différenciées avec succès in vitro à des fins thérapeutiques, y compris des cellules nerveuses, des cellules pancréatiques, ou cardiaques. Ces cellules donnent des résultats intéressants dans le traitement de la cécité rétinienne, la maladie de Parkinson, maladie de Huntington, les lésions de la moelle épinière, l'infarctus du myocarde, et le diabète.

cellules souches traitement

 

Après injection dans l'œil, ces cellules s'intègrent dans la rétine, se transforment en cellules utiles pour régénérer la rétine et traiter la cécité. En 2012, le premier rapport sur l'utilisation humaine des cellules souches embryonnaires pour le traitement de deux patients atteints de maladie de la rétine a été publié. La régénération de la rétine était de 99 % après l'injection de 50 000 cellules souches. L'acuité visuelle a été doublée.

 

En cas de lésion de la moelle épinière, une étude britannique récente confirme que l'utilisation des cellules souches a permis de traiter la paralysie en injectant des cellules souches dans la moelle épinière. En cas d'infarctus, l'utilisation des cellules souches a permis une régénération partielle.
D'autres études évaluant la dose, l'efficacité et la sécurité à long terme sont nécessaires avant l'application clinique généralisée de la transplantation de cellules souches embryonnaires humaines.

 

Les cellules souches induites

 

Les études utilisant des cellules adultes transformées en cellules souches offrent des possibilités sans précédent en médecine. Ces cellules sont accessibles, comme les cellules fibreuses de la peau, ou les cellules du sang. Ces cellules capables de devenir pluripotente, peuvent être utilisées dans le traitement du diabète ou dans d'autres traitements régénératifs.

 

Cette technologie pourrait éviter deux obstacles majeurs associés à l'utilisation des cellules souches embryonnaires : la possibilité de rejet après la transplantation et les questions éthiques concernant l'exploitation d'embryons humains.
Ces cellules souches induites sont utiles dans le traitement des maladies génétiques ; les gènes corrigés sont transplantés pour restaurer la fonction d'organe. Ce champ évolue rapidement.


Deux maladies sont ciblées actuellement par ces traitements : la maladie de Parkinson et l'hémophilie.
D'autres technologies de thérapie génique utilisent les cellules souches induites comme le traitement de la drépanocytose. Chez la souris, l'utilisation de cellules souches ayant des gènes corrigés a permis la guérison.

 

Les cellules souches :  les défis techniques

 

L'utilisation des cellules souches pour remplacer les cellules anormales ou les cellules mortes offrent des perspectives thérapeutiques sans précédent sur le plan théorique.
Cependant, plusieurs défis techniques et théoriques doivent être surmontés :

 


Comprendre comment les cellules transplantées vont s'intégrer dans le tissu est une question primordiale, pour savoir où injecter ces cellules. Cette question est cruciale quand il s'agit du coeur, ou du cerveau. Les études actuelles permettent d'être optimistes, les cellules souches semblent s'intégrer dans n'importe quelle structure existante, sans provoquer des effets secondaires.

 

L'apparition des lésions cancéreuses
C'est une question légitime. Les cellules souches ont le potentiel de produire n'importent quel type de cellules, y compris des cellules cancéreuses. Ces cellules sont capables de produire également des lésions tissulaires complexes. C'est un risque majeur. Imaginons des cellules souches produisant un tissu dentaire dans le cerveau ou dans le poumon. Il est primordial de comprendre comment la cellule se différencie, se transforme pour éviter les différenciations aberrantes.
Le potentiel de malignité est plus présent dans les cellules souches induites, c'est-à-dire des cellules adultes transformées en cellules souches. Pour reprogrammer ces cellules adultes, les chercheurs utilisent des virus comme le rétrovirus qui modifie le génome de la cellule. Certains gènes utilisés pour cette reprogrammation ont un potentiel oncogène (cancérigène) comme le gène c-Myc. Des études supplémentaires sont indispensables pour éviter ce risque.

 

Réaliser la différenciation
Comment être sûr de la différenciation de la cellule après son injection ? Actuellement, les protocoles concernant la reprogrammation de cellules adultes vers des cellules souches nerveuses semblent garantir cette différentiation. Les cellules utilisées se transforment sans faute en cellules nerveuses. Pour les autres tissus comme le sang, les résultats sont encourageants, mais les échecs sont nombreux.

 

Autres applications cliniques

Comprendre

L'utilisation de cellules souches pour le remplacement des cellules mortes ou malades a permis aux chercheurs d'identifier la présence de cellules souches méconnues. Dans la moelle osseuse par exemple, il existe des cellules souches capables de se transformer en cellules osseuses, ou en cellules adipocytaires. On ne sait pas grand-chose sur ces cellules, ni sur leur fonctionnement, ni sur le rôle dans l'organisme. L'utilisation de ces cellules dans le traitement de l'infarctus du myocarde n'a pas donné de résultats. Les chercheurs pensent que ces cellules contribuent à la régénération des tissus par des signaux, ou par la sécrétion de molécules. Les études identifient de plus sont plus de cellules souches dont le rôle demeure méconnu.

 

Modèle sans expérimentation animale Les études sur les cellules souches offrent la possibilité de créer des modèles de maladie in vitro, pour accélérer les recherches et le développement de nouvelles thérapies, et évitent l'utilisation d'animaux.

Par exemple, il était impossible d'obtenir des cellules nerveuses de patients affectés à une maladie du système nerveux. Avec les cellules souches, on peut générer un nombre suffisant de cellules pour étudier ces maladies, et développer un traitement.
Le développement de cellules souches induites a permis de créer des modèles de maladie in vitro, pour comprendre la maladie, et tenter d'en modifier l'évolution.

Le modèle des cellules souches invite également les chercheurs à réfléchir sur la cellule cancéreuse qui se distingue par sa capacité d'auto-renouvellement, et de différenciation, les deux capacités présentes également dans les cellules souches. La cellule cancéreuse peut, comme la cellule souche, remplacer les tissus normaux. Les chercheurs espèrent trouver le moyen de cibler les cellules souches cancéreuses pour traiter le cancer, sans affecter les autres cellules ni les organes qui abritent le cancer. De nombreux chercheurs travaillent sur la métastase, sur la capacité des cellules cancéreuses à s'implanter dans les tissus sains.

 

Considérations éthiques

La première utilisation de cellules souches embryonnaires humaines a commencé en 1998, suscitant un grand intérêt et des controverses. La technique initiale utilisait les cellules d'embryons âgés de 7 jours. La technique de fécondation in vitro permet d'avoir ces cellules mais les questions éthiques étaient nombreuses : faut il détruire un embryon pour sauver un humain ? Quelles sont les limites ? Les risques ?
Le clonage humain n'est pas loin, car l'embryon est manipulé. Ces controverses ont conduit à l'interdiction de l'utilisation des cellules souches dans de rares pays comme la France. Les autres pays ont continué la recherche sur les cellules souches embryonnaires.
L'apparition des techniques permettant le développement des cellules souches adultes reprogrammées a permis d'éviter les questions éthiques.

Conclusion

La cellule souche est une cellule primitive, qui existe dans l'embryon humain.
Les cellules souches ont un grand potentiel, source d'espoir pour le traitement des maladies incurables, et source de controverse et de discussions éthiques.

Le traitement par des cellules souches est efficace, prouvé et fait partie de l'arsenal thérapeutique dans certaines maladies, il est expérimental pour d'autres maladies.
De nombreux centres dans le monde offrent un traitement sans définition claire des cellules utilisées, et sans garantir les résultats.

Références

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Schwartz SD, Hubschman JP, Heilwell G, et al. Embryonic stem cell trials for macular degeneration: a preliminary report. Lancet 2012; 379:713.

Dimos JT, Rodolfa KT, Niakan KK, et al. Induced pluripotent stem cells generated from patients with ALS can be differentiated into motor neurons. Science 2008; 321:1218.

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