Types de cellules souches, applications et leur emplacement

Le cellules mères Ils sont un type de cellules qui se trouvent naturellement dans tous les êtres vivants multicellulaires et se caractérisent par la propriété de se différencier dans n'importe quel type de cellule et de se diviser pour produire davantage de cellules souches.

Les cellules souches sont importantes avant la naissance, car quelques jours après avoir rejoint les deux gamètes, elles se divisent et se multiplient, 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 réapprovisionner les cellules endommagées ou détruites.

Actuellement, l'application clinique des cellules souches dans de nombreuses maladies telles que la maladie de Parkinson, la maladie d'Alzheimer ou certaines maladies congénitales est à l'étude. De plus, 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 les adultes, mais en plus petites quantités 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 tout 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 pour étudier leur fonctionnement et leurs propriétés. Ces cellules souches sont appelées cellules souches embryonnaires.

En 2006, une autre étape importante a été franchie dans l’étude des cellules souches. Un groupe de chercheurs a découvert comment certaines cellules adultes pouvaient être reprogrammées génétiquement pour donner naissance à des cellules souches spécialisées dans certains types de cellules. Ce type de cellules souches est appelé cellule souche pluripotente induite (iPS).

Bien que de nombreux progrès aient été réalisés au cours de ces 35 années dans la recherche sur les cellules souches, d'autres études sont encore nécessaires pour mieux les connaître et les utiliser dans la création de nouvelles thérapies et dans l'étude du développement normatif humain.

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, foetales, adultes et les cellules souches pluripotentes induites.

De plus, 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 lesquelles vous pouvez différencier les cellules souches, vous pouvez:

• Totipotent (ou tout-puissant), s'ils peuvent se différencier dans n'importe quel type de cellule. Ces cellules ne peuvent être trouvées que dans la morula (l'ensemble des 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 développer et de créer tous les types. de cellules.

• Pluripotent, ils constituent la prochaine étape des cellules souches totipotentes et peuvent être différenciés dans presque tous les types de cellules. Les cultures de cellules embryonnaires et les cellules souches induites sont pluripotentes.

• Multipotent, 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 fœtus.

• Oligopotent, si elles peuvent se différencier en plusieurs types de cellules, par exemple, pour former le même tissu. Les cellules souches adultes sont oligopotentes.

• Unipotent, s'ils ne peuvent se différencier qu'en un seul type de cellules. Ces cellules souches diffèrent des cellules adultes normales en ce sens qu'elles maintiennent leur propriété de reproduction pendant une longue période (avant de se différencier). 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 fécondés in vitro et non naturellement de femmes enceintes. Et, en théorie, ils sont totipotents, c’est-à-dire qu’ils peuvent donner naissance à tout type de cellules, même si, au laboratoire, seuls certains types de cellules peuvent 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 en créant une couche mince 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 pas ou ne se divisent pas. Mais, lorsque la culture a été efficace, des groupes de cellules souches sont prélevés et de nouvelles populations sont créées pour continuer à se diviser et à se différencier. Les cellules souches peuvent être congelées et stockées à tout moment au cours du processus.

Au cours de la culture, les cellules souches peuvent être regroupées et spécialisées spontanément dans tout type de tissu (muscle, nerveux ...). Être capable de se spécialiser est un signe que les cellules sont 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.

Grâce à plusieurs études, des protocoles ont été créés pour indiquer quels paramètres doivent être modifiés et comment procéder pour créer des cultures cellulaires spécifiques.

À l'heure actuelle, les greffes de cellules souches embryonnaires ne sont pas réalisées chez l'homme car, dans certaines études menées sur des animaux, il a été observé qu'elles peuvent conduire au développement de cancers. Malgré cela, les recherches se poursuivent et elles sont très prometteuses pour les traitements futurs.

Cellules souches fœtales

Comme son nom l'indique, les cellules souches foetales proviennent 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, les intestins et la moelle osseuse, des cellules souches adultes peuvent proliférer et se différencier en cellules du même tissu pour remplacer les cellules mortes ou endommagées. Elles sont donc oligopodes. Les cellules souches adultes peuvent également être trouvées dans le sang du cordon ombilical.

Par exemple, dans la moelle osseuse, il existe des cellules souches sanguines qui mûrissent et se transforment en cellules sanguines matures (globules rouges, globules blancs ou plaquettes).

La recherche avec ce type de cellules est très avancée et des transplantations de cellules souches adultes 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, est actuellement à l'étude.

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 obtenir les propriétés des cellules souches embryonnaires.

Pour reprogrammer les cellules adultes, celles-ci sont extraites d’adultes et cultivées dans une plaque, où les virus créés en laboratoire avec des gènes spécifiques sont insérés afin qu’ils s'intègrent aux cellules et modifient leur information génétique.

Bien que les cellules iPS et les cellules embryonnaires partagent de nombreuses caractéristiques ne sont pas totalement égales, ces différences sont actuellement à l’étude, ainsi que de nouvelles procédures pour créer des 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, dans un avenir proche, elles devraient être utiles pour les greffes.

Les transplantations de cellules iPS ne sont actuellement pas réalisées 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 avec des cellules souches

Actuellement, l'utilisation clinique des cellules souches les plus étudiées et utilisées dans la pratique est la transplantation de cellules souches sanguines (hématopoïétiques) à partir de la moelle osseuse ou du cordon ombilical. Ils sont utilisés pour traiter les problèmes sanguins et immunitaires, 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 avec une greffe de cellules souches hemetapoiétiques chaque année. Les maladies qui peuvent actuellement être traitées avec une greffe sont:

• Leukemias et linformas, tels que:
  • Leucémie myéloïde aiguë.
  • Leucémie lymphoblastique aiguë.
  • Leucémie myéloïde chronique.
  • Leucémie lymphoblastique chronique.
  • Leucémie myélomonocytaire juvénile.
  • Lymphome hodgkinien.
  • Lymphome non hodgkinien.
• Maladies liées à la moelle osseuse, telles que:
  • Anémie aplastique sévère.
  • Anémie de Fanconi.
  • Hémoglobinurie paroxystique nocturne.
  • Aplasie des globules rouges purs.
  • Thrombopénie congénitale / amégacariocytose.
  • Syndrome myéloprolifératif et myélodysplasique.
  • Myélome multiple
• Les maladies héréditaires du système immunitaire, telles que:
  • Immunodéficience combinée 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 affections et cancers

Une autre application des greffes de cellules souches sont les greffes de peau. Cette application est peut-être la plus ancienne puisqu'elle a été utilisée avant de comprendre réellement le fonctionnement des cellules souches.

Les greffes de peau ne sont généralement effectuées que dans les cas extrêmes où la personne a endommagé de grandes zones 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, même s'il reste encore beaucoup à faire, car la peau greffée est actuellement incapable de développer des fulículos ou des glandes sudoripares.

La dernière application des cellules souches approuvées en Europe a été Holoclar, un traitement destiné à réparer les dommages que la cornée peut avoir subis, qu’il s’agisse de plaies ou de brûlures.

La procédure consiste à retirer une petite partie des cellules limbiques 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 sont à l'étude dans des essais 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 des tissus et des 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 dans des parties de cellules souches humaines implantées chez la souris et fonctionnant correctement. Actuellement, la recherche est toujours en cours et ils essaient de l'appliquer sans risque pour les humains.

L'utilisation de cellules souches pour le traitement de maladies cérébrales telles que la maladie de Parkinson ou 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 ne vise pas seulement à traiter des maladies, mais à étudier le développement normal de cellules saines et à mieux comprendre certains processus tels que la division cellulaire et la différenciation.

Références

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