Cellules iPS : quelles prouesses !
Les cellules souches sont des cellules présentes chez tous les êtres pluricellulaires, capables de se multiplier indéfiniment et de se différencier en cellules spécifiques d’un tissu de l’organisme.
Les cellules de notre corps contiennent toutes le même patrimoine génétique dans leur noyau. Pourtant, elles connaissent une grande variabilité au sein de notre organisme en raison de leur taille, leur forme, leur fonction…En effet, il existe environ 200 cellules différentes chez l’homme.
Un gène est une portion de chromosome, soit d’ADN, situé à un emplacement précis sur celui-ci. Il porte une information génétique qui détermine un caractère (taille, couleur des yeux…). Chaque chromosome contient plus de 2000 gènes.
Si les caractères de l'individu sont déterminés par les gènes, pourquoi toutes les cellules d'un organisme ne sont-elles pas identiques?
Si le génome est identique dans chacune des cellules d'un organisme, en revanche, les gènes peuvent avoir une expression génique spécifique différenciée dans le temps (propre à un stade du développement), dans l'espace (propre à un type cellulaire, tissulaire ou organique) et/ou caractéristique d'un état donné (normal, pathologique ou en réponse à un stimulus particulier).
On remarque ainsi que chaque cellule utilise l'information génétique de façon différente, les gènes ne sont pas exprimés de la même façon.
On peut faire une analogie avec un livre de recettes de cuisine où le livre entier représente l’ADN. Si un restaurant est libanais, il ne va utiliser que les recettes libanaises et laisser les autres de côté (les recettes choisies symbolisent les gènes), le livre sera donc fermé sauf pour les recettes d’intérêt. De même, si le restaurant est indien: seules les recettes indiennes seront utilisées et toutes les autres, laissées de côté.
Ainsi, on comprend que si une cellule souche doit se différencier en cellule de peau par exemple, elle n’utilisera que les gènes appropriés, ceux liés à une activité cutanée.
La cellule est donc capable de faire le tri et d'exprimer le nombre de gènes nécessaire et utile pour sa fonctionnalité.
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Lors du développement de l'embryon, les cellules souches sont capables de se différencier en n'importe quel tissu de l'organisme en fonction de signaux physiques et chimiques se produisant dans l'embryon. Elles vont ainsi générer toutes les autres cellules de l'organisme grâce à des étapes de différenciation et de prolifération afin de créer un individu viable.
C’est pour contourner ces limites que le chercheur japonais Shinya Yamanaka et son équipe mettent au point en 2006, la déprogrammation de cellules somatiques de souris grâce à l’implantation de quatre protéines qui les transforment en cellules souches pluripotentes dites « induites ». On appelle alors ces nouvelles cellules souches des cellules iPS pour : « induced pluripotent stemcells » en anglais.
Cette découverte fulgurante ouvre ainsi un nouvel horizon dans le monde scientifique : en effet, les cellules iPS ne posent plus de problèmes moraux et démontrent ainsi leur énorme potentiel thérapeutique. On note que cette avancée scientifique considérable décora Shinya Yamanaka du prix Nobel de médecine en 2012.
Les cellules souches embryonnaires ont été découvertes en 1981 lorsque les scientifiques ont réussi à conserver in vitro chez la souris, l'état de pluripotence des cellules d'un blastocyste ( un certain stade de développement d'un embryon ) et à les faire proliférer indéfiniment. Il a ensuite été possible de faire différencier ces cellules en n'importe quel type cellulaire. On a également pu observer que des cellules souches embryonnaires de souris injectées dans un blastocyste de souris peuvent contribuer à la formation de tous les tissus de la future souris. Ces travaux ont été décorés du prix Nobel de médecine 2007. En 1998, ces résultats ont été reproduits chez l'homme avec succès.
L’étude de ces cellules est un domaine de recherche très actif en raison de leur potentiel énorme dans diverses applications médicales, en effet leur pluripotence peut entraîner le développement d'organes in vitro et la réparation d'organes in vivo.
En effet, ayant la capacité de se différencier en un type cellulaire spécifique, elles offrent la possibilité d’une source inépuisable de cellules et donc de tissu de remplacement. Pourtant, l’utilisation de cellules embryonnaires afin de mener des recherches pose des problèmes éthiques puisque leur prélèvement nécessite la destruction d’un embryon. De plus, la greffe de ce type de cellules chez des patients présente un risque de rejet du fait de l’incompatibilité immunologique entre donneur et receveur.
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On distingue différents types de cellules souches :
- la cellule souche totipotente : elle est capable de reconstruire tout l'organisme, c'est-à-dire le fœtus, le placenta et les membranes. C'est le zygote et le morula ( cellule résultant de la fusion de l'ovule et du spermatozoïde jusqu'au stade d'environ 32 cellules ).
- la cellule souche pluripotente : elle est capable de reconstruire tous les organes du fœtus mais pas le placenta ni les membranes. Elle est ce qu'on appelle la cellule souche embryonnaire.
- la cellule souche multipotente : elle est capable de se différencier en quelques lignées cellulaires. Exemple : les cellules souches hématopiétiques de la moelle osseuse, capables de se différencier en globules rouges, gobules blancs ou plaquettes.
-la cellule souche unipotente : elle ne donne naissance en se multipliant qu'à des cellules identiques. Exemple : les kératinocytes de la peau.
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Dans les tissus adultes, les cellules souches sont plus rares et regroupées dans des zones particulières de certains organes. Elles contribuent au renouvellement naturel des tissus et interviennent dans leur réparation en cas de lésion.
Les cellules souches embryonnaires
