Cellules souches embryonnaires (ES et EG),
Cellules souches adultes
(décembre 2000)
 

 Les cellules souches (stem cells, cellules staminales) sont un centre d’intérêt spectaculaire en raison de leur capacité à se transformer en n’importe quel type cellulaire dans les organismes supérieurs ; cette transformation pourrait même peut-être s’effectuer à la demande. Cela provoquerait une évolution profonde de certains domaines de la médecine mais l’usage de ces cellules soulève des problèmes non seulement pratiques mais surtout éthiques.

 

Toutes les cellules proviennent d’une autre cellule ; que signifie alors l’appellation « cellule souche » ?
   Sans entrer dans des définitions techniques compliquées, ce concept désigne des cellules non spécialisées, capables de se multiplier à l’identique, c’est à dire indifférenciées, ou de se transformer en un ou plusieurs types cellulaires spécialisés de l’organisme : foie, peau, etc. Les cellules souches sont ainsi définies par leur potentialité de développement.
   Le type même de cellule souche est la cellule embryonnaire initiale, le zygote, qui est à l’origine de toutes les cellules de l’organisme ; au fur et à mesure 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 différentes voies se différencient seulement en quelques types de cellules : par exemple, les cellules souches dans le cerveau  donnent les différentes sortes de neurones et les autres cellules du système nerveux central.
  Si l’existence de cellules souches pendant le développement était prévisible, leur existence dans les tissus adultes est plus surprenante : il existe par exemple dans le muscle et le système sanguin des cellules capables, en cas de besoin, de donner du muscle ou des cellules sanguines, mais aussi d’autres lignées.

Les cellules souches embryonnaires
   Le zygote, stade initial de l’embryon, est appelé cellule souche totipotente car il est à l’origine de toutes les cellules de l’organisme, celles de l’embryon comme celles des annexes (placenta, membranes).

 Ensuite, pendant le développement embryonnaire précoce, les cellules possèdent toujours de remarquables facultés de différenciation en une large variété de types cellulaires. Ces cellules souches (cellules ES, embryonic stem cells ) peuvent être prélevées sur l’embryon et se multiplier en laboratoire ; quand elles sont replacées dans l’embryon, elles contribuent à la formation de tous les tissus, y compris les cellules germinales : de telles cellules sont appelées « pluripotentes » ; elles ne sont pas totipotentes car elles ne peuvent engendrer que des cellules de l’embryon.

  Les raisons qui poussent à utiliser des cellules issues d’embryons humains sont la production de cellules humaines à des fins de greffe, la réalisation  de travaux destinés à définir les caractéristiques spécifiques du développement humain précoce et l’étude des mécanismes de remplacement cellulaire et de génération tumorale.

  Aujourd’hui, chez l’homme, les cellules souches embryonnaires sont obtenues à partir d’embryons issus de fécondations in vitro. Quand l’embryon comporte quelques centaines de cellules, ses cellules peuvent être dispersées, séparées les unes des autres et mises en culture. On peut obtenir de cette manière des cultures d’une vingtaine de type de cellules pluripotentes.

 L’autre voie d’obtention de cellules ES est bien sûr le clonage humain qui est autorisé dans certains pays comme la Grande-Bretagne et en passe de l’être en France si le parlement suit les recommandations de l'ancien premier ministre, Lionel Jospin, qui s’était clairement déclaré en faveur du clonage en souhaitant l’autorisation du « transfert de noyau ».
  Cette solution du clonage est la seule qui permette d’éviter les problèmes immunologiques que peut provoquer une greffe de cellules étrangères.Cependant l’utilisation d’embryons pose des problèmes éthiques évidents puisque toutes ces expériences aboutissent à la production d’embryons humains à des fins expérimentales et à leur destruction.
  Un autre écueil éthique est la production, parmi ces cellules, de cellules germinales. Une voie qui peut permettre de contourner cette difficulté est fournie par l’observation suivante : à l’âge adulte, les cellules de presque tous les tissus peuvent se renouveler, il existe donc une source de cellules nouvelles chez l’adulte.

Les cellules souches ADULTES
  L’existence de cellules souches sanguines est connue depuis longtemps et, chez la souris, une seule de ces cellules est capable de régénérer tous les types de cellules sanguines.

 Ce potentiel des cellules souches n’est pas réduit par leur source : des cellules musculaires et sanguines peuvent être obtenues à partir de cellules souches d’autres systèmes et exactement la même cellule souche sanguine peut régénérer tout le système sanguin aussi bien que du muscle strié.

  Les cellules souches sont abondantes dans  différentes régions du système nerveux central ; au laboratoire ces cellules en cultures peuvent facilement être différenciées en neurones, en oligodendrocytes, en astrocytes (type de cellules non nerveuses du système nerveux central) ou en cellules du système nerveux périphérique.

  Chez la souris, les cellules souches du système nerveux central peuvent se différencier aussi en cellules d’autres organes comme le sang, le muscle, l’intestin, le foie, le cœur, la peau, etc. Inversement des cellules souches du sang peuvent se différencier en cellules nerveuses.
  Les cellules souches adultes semblent avoir les mêmes potentialités que les cellules souches embryonnaires ES mais l’on sait peu de choses sur la manière d’orienter leur différenciation vers le type de tissu désiré. Les données sur la souris sont assez fournies mais les recherches sur les cellules souches humaines sont encore débutantes.
 L’utilisation de cellules souches somatiques adultes permettrait de contourner les problèmes éthiques liés à l’utilisation des cellules ES mais il y a encore beaucoup à apprendre sur la manière dont ces cellules se multiplient et se différencient.

Retombées cliniques de l’utilisation des cellules souches
 La première utilisation thérapeutique des cellules souches est le remplacement cellulaire. Celui-ci est très utile pour les cellules sanguines, par exemple dans le traitement des leucémies, ou pour les greffes cutanées chez les grands brûlés.

 En cardiologie, l’injection de cellules souches musculaires adultes dans un infarctus du myocarde a permis d’obtenir de nouvelles cellules cardiaques fonctionnelles et contractiles.

 La thérapie cellulaire a aussi une action potentielle dans certaines affections cérébrales caractérisées par une perte en neurones : maladie de Parkinson et plus récemment chorée de Huntington.
 Cependant il faut encore vaincre de nombreuses difficultés avant d’utiliser les cellules souches de manière efficace : les cellules ES perdent progressivement leur capacités de se différencier en type de tissu précis, la division des cellules souches adultes est limitée en nombre…
  Il serait cependant envisageable de permettre l’immortalisation des cellules souches adultes en y introduisant des gènes promoteurs de la multiplication cellulaire à condition toutefois d’y introduire aussi des gènes d’apoptose (autodestruction) afin d’éliminer les risques de dégénérescence tumorale. Les techniques de remplacement cellulaire en sont encore à leur balbutiement et il est possible d’imaginer grâce à elles des thérapeutiques très diverses y compris contre le cancer.

 Une autre voie de recherche plus simple et sans conséquences cliniques ou éthiques serait de découvrir les mécanismes qui permettent de réveiller certaines cellules souches de notre organisme à la demande.

  Une telle technique est déjà utilisée pour multiplier certains neurones de la mémoire chez le rat.

Il est donc extrêmement important de développer la recherche pour connaître les mécanismes qui contrôlent la naissance, la destinée et la mort des cellules souches adultes.

Une banque de ces cellules souches adultes a déjà été créée en Italie pour fournir du matériel pour la régénération de tissus.

Bibliographie
- Stem cells, hype and hope. McKay R. Nature 2000 ; 406:361-364.
- Generalized potential of adult neural stem cells. Clarke DL et al. Science 2000; 288:1660-1663.
- Bioengineers bring new slant to stem cell research. McCarthy M. Lancet 2000; 356:1500.
- Cellules souches du système nerveux et réparation des lésions cérébrales. Parras C et al. Medecine/Sciences 2000; 16:845-849.
- Overexcitement on embryo stem cells. Editorial. Lancet 2000 ; 356: 693.

http://www.genethique.org/doss_theme/dossiers/cellules_souches/acc.cellulessouches.htm

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