Les cellules souches
LES CELLULES SOUCHES EN QUESTION
Les cellules souches représentent aujourd’hui un enjeu scientifique majeur et leur utilisation dans le cadre de nouvelles thérapies semble ouvrir de belles perspectives.
Que sont les cellules souches ?
Certaines de nos cellules sont dites « souches » car elles sont à l’origine de toutes les autres. Elles sont capables de se reproduire longtemps à l’identique, sans se modifier et de donner naissance à des cellules de transition, à capacité limitée de prolifération, qui deviendront ensuite des cellules hautement spécialisées (cellules nerveuses, musculaires ….).
Le type même de la cellule souche est la cellule embryonnaire initiale, qui est à l’origine de toutes les cellules de l’organisme. Au cours du développement embryonnaire, les cellules sont canalisées vers des voies de différenciation spécifiques et leur potentiel de développement se modifie. Les cellules souches de ces voies spécifiques se différencient seulement en quelques types cellulaires.
Les cellules souches peuvent être issues de l’embryon, du fœtus ou de l’adulte. Il en existe deux types classés selon leurs potentiels :
1) Les cellules souches totipotentes ou pluripotentes sont présentes jusqu’au 7 ème jour de l’embryon. Elles peuvent engendrer tous les tissus de l’organisme (les différents organes), soit près de 200 types cellulaires différents. On les appelle les cellules ES.
2) Les cellules souches multipotentes sont présentes dans une zone restreinte des différents organes fœtaux (à partir du 3 ème mois de grossesse) ou adultes. Elles ne peuvent donner naissance qu’à un seul organe mais à plusieurs types de cellules différenciées de cet organe. Par exemple les cellules souches hématopoïétiques de la moelle osseuse sont à l’origine de toutes les cellules sanguines (globules blancs, globules rouges, plaquettes, lymphocytes…), les cellules souches nerveuses peuvent se différencier en neurones, en cellules gliales (cellules nourricières et de soutien des neurones et entre autres les oligodendrocytes) ou en cellules musculaires lisses.
Il existe un autre type cellulaire appelé cellules unipotentes ou cellules progénitrices. Ce sont des cellules précurseurs (immatures) qui ne donneront qu’un seul type cellulaire. Par exemple les progénieurs d’oligodendrocytes ne donneront que des oligodendrocytes.
Quelles sont les applications des cellules souches neurales ?
Capables de se reproduire indéfiniment et de donner naissance à tous les types cellulaires, les cellules souches représentent un outil de recherche très précieux. Grâce à elles, les chercheurs peuvent étudier le développement embryonnaire et le rôle particulier de certains gènes, les mécanismes pathologiques, tester de nouveaux médicaments…
Cependant, les cellules souches sont surtout très intéressantes pour leurs potentialités thérapeutiques. La thérapie cellulaire est une stratégie thérapeutique qui consiste à remplacer des cellules anormales ou disparues par des cellules saines dotées des mêmes caractéristiques et capables de proliférer.
Les cellules souches neurales pourraient être utilisées comme greffe dans le traitement de maladies neurodégénératives, comme la SEP, les traumatismes de la moelle ou la maladie de Parkinson par exemple.
Toutefois, cette approche soulève encore de nombreuses questions : quelle est la source idéale des cellules souches ? Quelle technique de transplantation utiliser ? Comment engager la différenciation et la persistance des cellules souches dans le tissu cible ?
A/ Quelle est la source idéale des cellules souches ?
Cette question soulève aujourd’hui des problèmes à la fois éthiques et scientifiques. Théoriquement, il existe 2 sources de cellules souches : les cellules souches embryonnaires ou fœtales et les cellules souches adultes.
La préparation des cellules souches embryonnaires ou fœtales implique la production d’embryons humains (« clonage thérapeutique » : transfert de noyaux de cellules somatiques(cellules autres que les cellules séxuées), dans des ovules où l’on a ôté le noyau) et/ou l’utilisation des embryons surnuméraires issus de la fécondation in vitro et ne faisant plus l’objet d’un projet parental. Les cellules sont ensuite prélevées au niveau du bouton embryonnaire, nécessitant la destruction de l’embryon. Les cellules souches embryonnaires peuvent être multipliées in vitro indéfiniment sous certaines conditions mais elles peuvent être également orientées vers un type cellulaire sous certaines conditions de culture.
1) 2) 3)
Photo 1 : Neurosphères : agrégats constitués d’une centaine de cellules souches neurales, toutes issues d’une seule cellule embryonnaire et cultivées en présence de facteurs de croissance.
Photo 2 : agrégat cellulaire adhérent sur un support spécial permettant la différenciation cellulaire. Au centre (en rouge), oligodendrocyte pré-myélinisant.
Photo 3 : agrégat cellulaire adhérent. Présence de cellules neurales immatures (en violet).
Des études récentes ont montré que des cellules souches embryonnaires ayant engendré des précurseurs d’oligodendrocytes in vitro se différenciaient en oligodendrocytes myélinisants in vivo après transplantation chez des rats présentant une démyélinisation. De même, des essais de greffe de progéniteurs fœtaux de neurones (issus d’avortements légalement autorisés) chez des patients atteints de la maladie de Parkinson (maladie neurodégénérative) réalisés par l’équipe du Pr. Marc Péchansky (Créteil) sont porteurs d’espoir.
Les précurseurs des cellules neuronales ou gliales (astrocytes et oligodendrocytes) persistent dans le cerveau adulte et la moelle épinière et constituent une source de cellules multipotentes capables de se diviser. Des études récentes ont montré que les cellules souches neurales adultes étaient capables de s’orienter vers la voie neuronale ou gliale en réponse à une attaque locale du cerveau. De même, elles conservent leurs propriétés de migration (peuvent se déplacer de la zone greffée à la zone blessée), de différenciation et de multipotentialité. Ainsi les cellules souches issues des tissus nerveux adultes peuvent avoir des propriétés similaires aux cellules souches neurales embryonnaires et posent moins de difficultés pour leur obtention, surtout d’un point de vue éthique.
B/ Quels sont les limites techniques et les risques médicaux ?
Les principales limitations techniques dans l’obtention des cellules souches sont le faible taux de réussite du clonage thérapeutique, la difficulté de prélèvement de ces cellules et la mise au point des conditions de culture cellulaire afin de préserver aux cellules souches leurs capacités à proliférer et à se différencier.
Par ailleurs, le choix du lieu de greffe des cellules souches représente une des clés de la réussite de cette nouvelle voie thérapeutique. En effet, la migration ectopique (dans une zone non souhaitée) ou la dispersion des cellules souches pourraient diminuer l’efficacité de cette thérapie.
De même, la réussite d’une transplantation de cellules souches neurales résulte de leurs capacités à se différencier en un type cellulaire et à s’intégrer de façon fonctionnelle dans le tissu hôte. Toutefois, les mécanismes conduisant, in vivo, à la différenciation terminale sont encore très peu connus. Pourtant, plusieurs études ont montré que les cellules souches neurales transplantées avaient la capacité de restreindre leur développement au tissu lésé et de remplacer les cellules neurales non fonctionnelles.
Cependant, l’utilisation des cellules souches n’est pas sans risque pour le patient. Le problème majeur des greffes de ces cellules est celui de la compatibilité entre le greffon et le receveur. De même, il est difficile d’être certain que les cellules greffées sont exemptes d’anomalies génétiques qui pourraient se révéler désastreuses pour la personne greffée. Un des moyens de contourner cette double difficulté est de prélever les cellules souches, par exemple de la moelle osseuse, de l’adulte receveur et de lui greffer ses propres cellules (greffe autologue).
Note : cette approche est actuellement utilisée pour le remplacement des cellules hematopoïetiques (de la lignée sanguine). Des recherches sont en cours sur les cellules mésenchymateuses (cellules adhérentes, non hématopoïetiques, isolées de la moelle osseuse) qui pourraient être une source de cellules pour la remyélinisation .
Un autre risque majeur pour le patient est le développement d’un cancer. En effet, les cellules souches embryonnaires ont la capacité de se diviser indéfiniment et du fait de cette propriété, elles sont proches des cellules cancéreuses. Des études récentes ont montré que les cellules souches, préalablement différenciées en cellules souches neurales, in vitro, et greffées ensuite dans l’animal, diminuaient significativement le risque de développer une tumeur.
(Rappel : Par ailleurs, la différenciation cellulaire in vitro est nécessaire à l’obtention de cellules myélinisantes)
Une des voies de recherche actuellement développée est de modifier, en culture cellulaire, les cellules souches embryonnaires afin qu’elles gardent leur capacité à se diviser et à se différencier mais également à introduire des gènes d’apoptose (mort cellulaire programmée) afin d’éliminer les risques de dégénérescence tumorale. Une autre voie de recherche qui se révèlerait sans conséquences cliniques et/ou éthiques seraient de stimuler les cellules souches neurales de l’individu directement dans l’organisme.
Qu’en est-il de la législation ?
Les caractéristiques particulières des cellules souches permettent d’envisager une utilisation thérapeutique de celles-ci pour traiter certaines pathologies actuellement incurables. Cependant l’étude et/ou l’utilisation de cellules souches embryonnaires humaines se heurte à des problèmes éthiques liés au fait que l’obtention de ces cellules nécessite obligatoirement la destruction de l’embryon dont elles sont issues. Le débat porte sur le statut de l’embryon dans les premiers stades de son développement : est-ce un amas cellulaire ou déjà une personne à part entière ?
En France, la loi du 6 Août 2004, relative à la bioéthique, a maintenu le principe de l'interdiction de la recherche sur les embryons humains. Une dérogation a cependant été introduite. Des recherches sur l'embryon et les cellules embryonnaires pourront être autorisées par l'Agence de la biomédecine dès lors qu'elles seront susceptibles de permettre des progrès thérapeutiques majeurs et à la condition de ne pouvoir être poursuivies par une méthode alternative d'efficacité comparable. Le Parlement a ainsi autorisé les chercheurs à utiliser les embryons surnuméraires ne faisant plus l'objet d'un projet parental sous la condition que les deux parents aient donné leur accord et qu’aucune information permettant d’identifier les 2 parents ne soit divulguée. Cette dérogation est toutefois limitée à cinq ans à compter de la date de publication des décrets en Conseil d'État fixant notamment les conditions d'autorisation et de mise en oeuvre des recherches menées sur des embryons humains. Depuis le 16 Février 2005, la loi autorise également 1) l’importation de cellules souches embryonnaires humaines à des fins scientifiques, 2) la mise en place d’un protocole de recherche sur les cellules souches embryonnaires et 3) la conservation de ces cellules souches embryonnaires humaines dans le respect des principes fixés par la loi française.
En conclusion, les résultats récents de la recherche dans le domaine des cellules souches et notamment les cellules souches neurales, permettent d'envisager leur utilisation prochaine dans un but thérapeutique. Cependant, les limites de cette révolution médicale ne seront pas seulement dictées par celles de la science mais aussi par des réponses aux questions éthiques qu'elle soulève.
Emmanuelle PLASSART-SCHIESS
Responsable de l’information scientifique ARSEP
Posté le: 6 janvier 2006
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