Cellules souches et médecine régénérative

medical dropper

Prof. Jacques Proust & Dr. Veronica Albertini

Centre de Médecine Préventive Nescens, Clinique de Genolier, Genolier Swiss Stem Cell Bank, Taverne-Lugano

mai 7, 2021

Notre corps est composé de centaines de milliards de cellules et elles ont toutes des fonctions importantes. Les cellules souches et la médecine régénérative ont beaucoup progressé et sont capables de faire beaucoup de choses. À l’heure actuelle, il existe plus de 5000 études cliniques utilisant des cellules souches. Il existe bien sûr différentes sources, et les résultats peuvent varier. Cela permet de traiter davantage de maladies. Par exemple, les cellules souches hématopoïétiques peuvent être utilisées pour traiter certains types de leucémie ou pour reconstituer les cellules de notre système immunitaire après une chimiothérapie ou une irradiation. Les cellules souches représentent l’avenir car elles sont à la base de la médecine régénérative.

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Afin de garantir l’intégrité de notre organisme et d’assurer son bon fonctionnement, la presque totalité des 300 000 milliards de cellules qui le composent se renouvelle constamment. Certaines cellules se renouvellent rapidement, d’autres beaucoup plus lentement. Ainsi nous changeons de muqueuse digestive toutes les 16 heures, d’épiderme toutes les 4 semaines, de globules rouges tous les 3 mois et de squelette tous les 6 ans. Ce renouvellement s’effectue par division cellulaire, une cellule mère donnant naissance à 2 cellules filles.

Au début des années 1980 des chercheurs de l’Université de Californie à San Francisco et de l’Université de Cambridge ont isolé, à partir d’embryons de souris, des cellules mères aux propriétés particulières et leur ont attribué le nom de cellules souches embryonnaires. La caractéristique fondamentale de ces cellules souches embryonnaires est leur capacité illimitée de se renouveler et de donner naissance à des cellules dites différenciées, spécialisées dans l’accomplissement des multiples fonctions nécessaires au fonctionnement optimal de notre organisme. Des cellules souches aux capacités de différentiation plus limitées que les cellules souches embryonnaires ont pu également être isolées de différents tissus de l’organisme.

Actuellement, dans le monde on compte plus de 5000 études cliniques utilisant des cellules souches dérivées de différentes sources et utilisées pour des applications variées. Ainsi les cellules souches hématopoiétiques (c’est à dire capables de générer des cellules sanguines) isolées de la moelle osseuse de personnes adultes ou du cordon ombilical de nouveaux-nés peuvent être utilisées pour traiter des affections hématologiques telles que certaines leucémies ou pour reconstituer les cellules du système immunitaire après une irradiation ou une chimiothérapie pour un cancer. De même, les cellules souches mésenchymateuses extraites de la moelle osseuse ou des tissus adipeux sont capables de se différentier en de multiples types cellulaires (cellules nerveuses, cellules musculaires, cellules des parois vasculaires, cellules régulatrices du système immunitaire, cellules productrices de cartilage ou de tissu osseux…). De telles cellules souches ont une application potentielle dans le traitement de certaines maladies affectant le système cardio-vasculaire, ostéo-articulaire, le foie, les reins, ainsi que dans la réparation de lésions du cerveau et de la moelle épinière, et la prévention des réactions de rejet lors des greffes d’organe…

Les expériences de clonage chez les mammifères ont montré que des cellules provenant de tissus adultes contenaient dans leur ADN toutes les informations génétiques nécessaires pour recréer un nouvel individu dans toute sa complexité. Les cellules adultes possèdent en fait toutes les potentialités des cellules souches embryonnaires mais sont maintenues dans un état différentié (c’est à dire spécialisé) par la répression ou l’inactivation de certains gènes. Partant de cette observation, il a été possible de générer de cellules souches semblables aux cellules souches embryonnaires à partir de cellules somatiques matures (cellules de la peau, par exemple) provenant d’une personne adulte ou même âgée, en réactivant, dans ces cellules, certains gènes primitifs dormants : c’est ce que l’on appelle les «cellules souches pluripotentes induites». Cette découverte qui a valu en 2012 le prix Nobel de médecine à John Gurdon et Shinya Yamanaka, a révolutionné la recherche dans le domaine des cellules souches. L’avantage de telles cellules est qu’elles peuvent être « fabriquées » chez tout un chacun et préservées par congélation pour un usage thérapeutique personnel ultérieur. Ces cellules souches, provenant du donneur chez lequel elles seront éventuellement réutilisées, ne provoqueront pas de manifestation de rejet contrairement aux cellules souches allogéniques, c’est à dire provenant d’un donneur différent.

Les cellules souches pluripotentes induites offrent donc la perspective d’une médecine personnalisée dans laquelle le patient est son propre traitement. Les sources de ces cellules sont virtuellement illimitées et leur utilisation ne pose pas les problèmes éthiques inhérents à celle des cellules souches embryonnaires.

Les cellules souches, quelle qu’en soit l’origine, constituent la base de la médecine régénérative dont l’objectif principal est la reconstitution de lignées cellulaires déficitaires, la restauration de systèmes physiologiques défectueux, la réparation et la reconstruction de tissus endommagés. Les altérations physiopathologiques liées au vieillissement constituent un vaste champ d’application de ces thérapies cellulaires. Une des caractéristiques du vieillissement est la perte des capacités prolifératives et la raréfaction des cellules souches somatiques, à l’origine du défaut de régénération et des altérations fonctionnelles des différents tissus de l’organisme. Cette sénescence des cellules souches somatiques est particulièrement évidente au niveau de la peau, des muscles, du cerveau et du système hématopoïétique. Or, il a été démontré récemment que des fibroblastes (cellules du tissu conjonctif) prélevés chez des centenaires pouvaient être reprogrammés en cellules souches pluripotentes. Fait remarquable, ces cellules ainsi reprogrammées perdaient leurs marqueurs de sénescence au cours de leur différentiation et se comportaient exactement comme les cellules témoins prélevées chez des sujets jeunes.

La capacité de remonter le temps grâce à la reprogrammation de gènes pluripotents est désormais une réalité. La réintroduction dans des organismes âgés de cellules reprogrammées en cellules souches pluripotentes constituera dans un futur proche une nouvelle stratégie thérapeutique pour réparer les diverses altérations organiques liées à l’avance en âge.

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