• JC Duval

Les cellules souches

Mignonne, allons voir si la rose

Qui ce matin avait déclose

Sa robe de pourpre au soleil,

A point perdu cette vesprée,

Les plis de sa robe pourprée,

Et son teint au vôtre pareil.

Ronsard - 1524 1585

 

Cellules différenciées


La plupart des cellules de notre corps sont différenciées. Notre organisme est constitué d'environ 200 types cellulaires différents : les cellules musculaires, les neurones, les globules blancs… Notre peau, nos os, nos organes, nos muscles, notre système nerveux ... ont des cellules avec une forme et une fonction qui sont particulières et spécifiques à ce pour quoi elles sont faites.

Cependant, il existe des cellules qui ne sont pas encore engagées dans une voie de différenciation. Cela veut dire qu'elles peuvent prendre des formes et des fonctions qui ne sont pas encore arrêtées. On les appelle des 'cellules souches'.

Une cellule souche se caractérise par sa capacité à engendrer d'autres cellules souches ou des cellules spécialisées au sein d'un organisme.

Apres la fécondation de l'ovule par le spermatozoide, au niveau du zygote, nos premières cellules ne sont bien entendu pas encore différenciées. Les premières cellules embryonnaires sont des cellules souches, mais très vite elles se spécialisent.

Cependant, à l'âge adulte nous avons encore des cellules souches. Elles ne sont pas majoritaires, loin de là, mais elles ont le choix de se transformer en différentes autres cellules différenciées. Elles se limitent soit à une lignée cellulaire, soit à un type cellulaire. On les trouve essentiellement dans les tissus qui se renouvellent, à titre d'exemples, dans la moelle osseuse pour le renouvellement des cellules sanguines, ou encore dans l'épiderme ou les tissus adipeux. Sachez qu'elles existent.


Comment expliquer que la plupart de nos cellules soient différenciées ?


Chacune de nos cellules contient le même patrimoine génétique.

On retrouve les mêmes chromosomes dans le noyau d'une cellule de notre peau, d'une cellule de notre coeur ou encore de notre cerveau.

En fait, la différenciation est due au fait que certains gènes de nos cellules sont éteints, les seuls gènes s'exprimant étant ceux qui sont nécessaires à leur fonctionnement. On parle d'expression génique.


Comment se fait cette différenciation ?


On peut légitimement se demander ce qui permet à une cellule souche de savoir si elle doit devenir une cellule de la peau, une cellule nerveuse ou une autre cellule différenciée.


Ce sont les facteurs de transcription qui concourent au choix des gènes à activer, ces mêmes gènes étant via la transcription, à l'origine de l'ARN qui va porter l'information nécessaire à leur traduction en protéines qui elles mêmes, vont avoir une incidence sur les facteurs de transcription.

Incontestablement, nous sommes dans une boucle et nous sommes face au paradoxe de l'oeuf et de la poule. D'ailleurs, saviez vous que le jaune d'oeuf est une cellule souche unique qui une fois fécondée va donner naissance à un organisme complet, le poussin :)

Boucle de différentiation d'une cellule souche.

Qui donc amorce la boucle ?


Le cycle de la vie débute juste après la fécondation et c'est l'ARN maternel apporté par l'ovule qui se retrouve dans le zygote. Lors de l'embryogenèse, c'est donc lui qui alimente la boucle et influe sur les facteurs de transcription. Par la suite, l'environnement de la cellule souche jouera également un rôle sur sa différenciation.

De récentes études semblent confirmer que des signaux sont échangés entre les cellules embryonnaires ce qui expliquerait la reproductibilité de leur évolution.

 

Cellules souches


Cellules embryonnaires


CS totipotentes : Cellules avec un potentiel de différenciation étendu. On les trouve 1 à 3 jours après la fécondation, au niveau du zygote. Elles peuvent donner tous les types de cellules même les annexes embryonnaires à savoir le placenta, le cordon ombilical et la poche amiotique.


CS pluripotentes : Cellules avec un potentiel de différenciation étendu. On les trouve 4 à 8 jours après la fécondation. Elles peuvent donner tous les types de cellules sauf les annexes embryonnaires.


Cellules adultes


CS multipotentes : Cellules avec un potentiel de différenciation restreint à 1 lignée cellulaire. Par exemple, on peut les trouver dans la moelle osseuse pour la formation des cellules sanguines.


CS unipotentes : Cellules avec un potentiel de différenciation limité à un seul type cellulaire. par exemple, on peut les trouver dans l'épiderme pour la formation des cellules de la peau et des téguments.


Qu'est ce qu'une cellule souche ?

 

IPS


On s'est cependant demandé s'il n'était pas possible de rallumer certains gènes et ainsi modifier le potentiel de différenciation d'une cellule.


Shinya Yamanaka chercheur japonais - Prix Nobel 2012 - a mis au point une technique qui permet de reprogrammer génétiquement une cellule différenciée pour qu'elle acquière les caractères d'une cellule souche pluripotente. On parle de cellule souche pluripotente induite par reprogrammation ou IPS pour Induced Pluripotent Stem cell.


Depuis septembre 2020, des équipes de recherche ont même réussi à créer des cellules souches placentaires.


Comme vous l'aurez compris, l'intérêt des IPS est incontestable. Elles évitent tous les problèmes éthiques liés à l'exploitation et la manipulation de cellules embryonnaires.


Equipe du Pr Yamanaka - 2015

 

Applications


On rentre dans le domaine de la médecine regénérative. La thérapie cellulaire vise à soigner un organe ou un organisme par l'apport de cellules, obtenues la plupart du temps à partir de cellules souches, pour remplacer ou suppléer des cellules défaillantes.


Ce type de traitement vise à soigner des maladies comme le diabète, la leucémie ou encore Alzheimer.


La première opération ayant réparé le coeur d'un patient voué à la greffe à partir de cellules souches générées en laboratoire a eu lieu au Japon en janvier 2020.


Egalement, pour guérir des fractures complexes, des chercheurs américains ont créé des greffes osseuses à partir de cellules souches.

Ces dernières aideraient à fabriquer des échafaudages pour aider les os brisés à se régénérer.

 

Pour ceux qui veulent en savoir un peu plus ...

La transcription et la traduction.

Les facteurs de transcription.

 

Glossaire


Chromosome : Le genre humain a 23 paires de chromosomes homologues. Dans chaque paire, un chromosome vient de la lignée maternelle et l’autre de la lignée paternelle.


ADN : Un gène est un petit bout de chromosome porté sur 2 brins d'ADN, chaque brin étant un assemblage de 4 bases notées A, T, G, C. Les 2 brins sont complémentaires.

La même information est codée sur chaque brin avec des bases différentes. La base G d'un brin correspond à la base C de l'autre brin. Idem pour les bases A et T.

L'ADN de chaque individu possède plus de 3 milliards de paires de bases.


ARN : La transcription est l’opération chargée de récupérer l’information d'un gène. Elle se fait par recopie de l'ADN sur un brin d'ARN.

Le brin d'ARN est un assemblage de 4 bases notées A, U, G, C. La base U remplace la base T de l'ADN.


Protéines : Constituées d'acides aminés, ce sont des composants essentiels pour notre organisme. Les protéines assurent une multitude de fonctions au sein de la cellule. Fonction structurelle, de transport, régulatrice, de signalisation, réceptrice, sensorielle, motrice, de défense, de stockage, enzymatique ...


Acides aminés : Les acides aminés sont des molécules qui se lient ensemble pour former les protéines, des macronutriments indispensables au bon fonctionnement de l’organisme. Il existe 20 acides aminés participant à la formation de nos protéines. Parmi ces 20 acides aminés, 11 peuvent être fabriqués par le corps humain et les 9 autres sont dits indispensables car notre organisme est incapable de les synthétiser en quantité suffisante pour satisfaire ses besoins. Par conséquent, ces acides aminés doivent être fournis par l’alimentation.

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