Le corps humain est constitué d’environ 30 trillions de cellules. Pendant que les cellules matures assurent une fonction spécifique au sein de l’organisme (structure des os, contraction musculaire, sensation douloureuse, …), les cellules souches permettent le renouvellement des cellules matures perdues au cours du vieillissement ou à cause d’un stress.
Les cellules matures émergent des cellules souches par un processus nommé différenciation.
Une petite histoire sur les potentialités des cellules souches
Pour les puristes, la différenciation cellulaire consiste en la perte des potentialités ou des capacités de plasticité d’une cellule souche, et en sa spécialisation en une fonction donnée au sein de l’organisme.
Vous pouvez imaginer la différenciation comme un arbre au sein duquel les cellules souches immatures sont dans le tronc et les cellules matures sont représentées par les feuilles, les branches correspondent alors aux cellules intermédiaires en cours de différenciation. Le premier embranchement est divisé en 3 chemins possibles : l’ectoderme (la peau et les nerfs), le mésoderme (les os et les muscles) et l’endoderme (la plupart des organes internes).
Ce premier embranchement correspond aux cellules souches pluripotentes (CSP), qui peuvent se transformer en n’importe quel type de cellule de l’organisme, sauf les cellules placentaires. Les facteurs moléculaires contenus dans l’environnement cellulaire orientent et spécialisent les cellules à travers les différents embranchements.
Ainsi, les CSP deviennent des cellules souches multipotentes, puis des progéniteurs, puis des précurseurs (ou cellules unipotentes), et enfin des cellules matures. De plus, alors que les cellules matures ne prolifèrent pas, les CSP ont la capacité à s’auto-renouveler, permettant ainsi théoriquement de maintenir un stock de cellules souches immatures tout au long de la vie. Cependant, de nos jours la présence des CSP dans les tissus adultes fait l’objet de controverses.
Il est admis que les CSP sont présentes dans l’embryon, mais que la majorité des cellules souches adultes ont passé au moins le premier embranchement de différenciation et sont devenues multipotentes. Le problème est que les cellules souches multipotentes in vivo ne sont pas complètement caractérisées, et qu’il est difficile de les isoler à partir des tissus natifs de manière pure.
Les cellules souches pluripotentes induites et leurs incroyables applications
Pourtant, alors que la communauté scientifique pensait que le processus de différenciation était séquentiel et irréversible, l’équipe du docteur Yamanaka a démontré pour la première fois en 2007 que l’état mature d’une cellule humaine pouvait être inversé et revenir à un état pluripotent, en induisant quatre facteurs moléculaires clés. Yamanaka a nommé les cellules ainsi obtenues cellules souches pluripotentes induites (iPSC). Ce travail a été récompensé par un prix Nobel de médecine en 2012 et a apporté des espoirs croissants en médecine régénératrice.
En effet, étant donné la pluripotence des iPSC, ces cellules pourraient remplacer n’importe quelle cellule mature malade, et restaurer la fonction d’organes défectueux. De plus, puisque les iPSC peuvent être générées directement à partir du patient, le risque de rejet dans les thérapies autologues est censé être beaucoup plus faible.
Enfin, comme les iPSC sont générées à partir d’un individu adulte, elles dépassent les problèmes éthiques et juridiques rencontrés avec les cellules souches embryonnaires, un autre type de CSP. Ainsi, les iPSC humaines représentent un outil thérapeutique très prometteur pour régénérer les tissus abimés. De nos jours, un nombre croissant d’iPSC et de modèles cellulaires dérivés d’iPSC sont utilisés en phases II et III d’essais cliniques.
La bio-ingénierie des tissus requière une compréhension parfaite, et le contrôle, de chaque étape de la voie de différenciation désirée. Or, comme les iPSC sont proches des cellules embryonnaires, ces étapes sont proches du développement d’un tissu d’embryon humain. Donc une expertise est nécessaire pour mimer le développement naturel et disséquer les voies moléculaires impliquées dans chaque embranchement de la voie de différenciation afin de produire les cellules matures désirées et le tissu nécessaire pour la médecine régénératrice.
Depuis quinze ans les iPSC ont été profondément étudiées et de nombreux modèles cellulaires ont été produits. Développer des tissus in vitro est essentiel par rapport aux questions éthiques sur l’expérimentation animale.
En effet, les groupes pharmaceutiques et cosmétiques doivent tester leurs molécules actives sur des millions d’animaux de laboratoire, principalement des souris. Or depuis 2010, l’utilisation des animaux en recherche est encadrée par la règle des « 3R » : Remplacer, Réduire et Raffiner. Puisque les iPSC sont un outil très utile pour produire des tissus humains in vitro très similaires aux tissus naturels, elles contribuent fortement à la règle éthique des 3R.
Pour conclure, les iPSC représentent un grand intérêt dans de nombreuses applications médicales et de bio-ingénierie. Avoir un expert en iPSC et en différenciation est essentiel pour les années à venir. En ce sens, Phenocell est un organisme de recherche sous contrat qui crée et développe des modèles cellulaires à partir d’iPSC pour les industries pharmaceutiques et dermo-cosmétiques. Phenocell est expert dans le maniement des iPSC humaines, et propose une gamme d’essais biologiques sur des modèles cellulaires de peau et de rétine issus d’iPSC.