L’excitation «révolutionnaire» des cellules souches

Une “percée” dans le domaine de la recherche sur les cellules souches pourrait marquer “le début d’une nouvelle ère pour la biologie des cellules souches, a rapporté The Guardian aujourd’hui. Une couverture médiatique largement répandue a été donnée à de nouvelles recherches qui ont reprogrammé avec succès les cellules cutanées ordinaires pour qu’elles ressemblent et se comportent comme des cellules souches embryonnaires ici. Le Times a rapporté que les nouvelles cellules sont “aussi polyvalentes que celles provenant d’embryons humains, avec le potentiel de former n’importe quel type de tissu humain”.

Beaucoup de journaux rapportent les implications éthiques de la recherche; que la capacité de préprogrammer des cellules ordinaires pourrait ne plus nécessiter de cloner des embryons humains pour créer des cellules souches, avec la controverse éthique qui en découle.

Les journaux se concentrent également sur l’idée que la nouvelle technique pourrait conduire à des traitements dans des conditions telles que la maladie de Parkinson, les maladies cardiaques et le diabète, car les cellules souches peuvent être cultivées sur commande dans un laboratoire puis transplantées dans un corps sans les risques de rejet du tissu de donneur conventionnel.

Les rapports sont sur deux études distinctes qui ont été menées par des équipes de scientifiques au Japon et aux États-Unis et publiées simultanément dans différentes revues.

Malgré l’implication dans certains des rapports que cette recherche pourrait signifier la fin de l’utilisation de cellules provenant d’embryons humains dans la recherche, de nombreux journaux ont également cité les chercheurs comme disant que les cellules provenant d’embryons sont toujours nécessaires. L’un des auteurs, James Thomson, a déclaré que les cellules dérivées d’embryons humains “sont l’étalon-or que nous devons comparer”.

Il est également clair que beaucoup plus de recherches seront nécessaires avant que ce type de cellules souches puisse être utilisé pour traiter les maladies humaines.

D’où vient l’histoire?

L’étude japonaise a impliqué le Dr Kazutoshi Takahashi et des collègues de l’Université de Kyoto, l’Agence japonaise des sciences et de la technologie, et l’Institut Gladstone des maladies cardiovasculaires de San Francisco ont mené cette recherche. L’étude a été financée par le Programme pour la promotion des études fondamentales en sciences de la santé du NIBIO, une subvention du Projet pilote du MEXT, une subvention de la Fondation Uehara Memorial et des subventions pour la recherche scientifique de la JSPS et du MEXT. Il a été publié dans la revue scientifique à comité de lecture, Cell.

L’étude américaine impliquait le Dr Junying Yu et ses collègues du Genome Center du Wisconsin, de l’Université du Wisconsin-Madison, et du Cell Research Institute de Madison, aux États-Unis, qui ont mené cette recherche. L’étude a été financée par la Fondation Charlotte Geyer et les National Institutes for Heath des États-Unis. L’un des auteurs de l’article a déclaré détenir des actions, siéger au conseil d’administration et siéger en tant que directeur scientifique de Cellular Dynamics International et Stem Cell Products et en tant que directeur scientifique de l’Institut de recherche WiCell. Il a été publié dans la revue à comité de lecture, Science.

Quel genre d’étude scientifique était-ce?

Les deux études étaient des études expérimentales visant à déterminer si les cellules de la peau humaine pouvaient être converties en cellules souches (cellules qui ont le potentiel de se développer dans l’un des différents types de cellules du corps).

Dans l’étude japonaise, les chercheurs ont prélevé des cellules cutanées sur le visage d’un mâle adulte de 36 ans et les ont cultivées en laboratoire. Ils ont ensuite infecté les cellules avec des virus contenant des gènes codant pour quatre protéines humaines différentes (Oct3 / 4, Sox2, Klf4 et c-Myc). Les virus étaient d’un type appelé rétrovirus qui peuvent insérer leur ADN (le soi-disant plan de vie) dans l’ADN de la cellule qu’ils infectent.

Les chercheurs ont ensuite surveillé les cellules infectées pour voir si les virus pourraient amener les cellules à changer de forme et de taille pour ressembler à des cellules souches qui seraient produites à partir d’embryons humains.

Toutes les cellules qui ressemblaient à des cellules souches ont été isolées, cultivées séparément et leur comportement a été observé. Les chercheurs étaient intéressés à voir si les cellules exprimaient des gènes et produisaient des protéines typiquement exprimées par des cellules souches humaines. Ils ont également évalué si les cellules se sont développées et divisées de la même manière que les cellules souches embryonnaires humaines.

Pour voir si les cellules se développeraient ensuite en différents types cellulaires, les chercheurs ont cultivé les cellules et les ont examinées pour voir si elles changeaient de forme pour ressembler à la cellule appropriée. Ils ont ensuite été testés pour voir si les gènes qui étaient «activés» (exprimés) étaient typiques des types de cellules qu’ils ressemblaient maintenant.

En outre, les chercheurs ont injecté les cellules sous la peau de souris pour voir quel type de tissu développé.

Ils ont répété ces expériences en utilisant des cellules prélevées sur les articulations d’un homme de 69 ans.

L’étude américaine a eu une approche similaire. Les chercheurs ont également utilisé des gènes insérés à l’aide d’un rétrovirus pour déterminer si les cellules ressembleraient à des cellules souches. Cette équipe a utilisé des cellules cutanées fœtales et néonatales pour développer la technique et un ensemble légèrement différent de gènes dans le rétrovirus.

Quels ont été les résultats de l’étude?

L’étude japonaise a montré qu’après 25 jours d’infection par les rétrovirus, certaines des cellules ont commencé à ressembler à des cellules souches embryonnaires humaines. Lorsque ces cellules ont été isolées, elles se sont révélées exprimer de nombreux gènes typiquement exprimés par les cellules souches humaines, bien que certains de ces gènes étaient plus ou moins actifs que ceux des cellules souches embryonnaires. Certains de ces gènes n’avaient pas été actifs dans les cellules de la peau d’origine.

Les cellules se divisent à un taux similaire à celui des cellules souches embryonnaires humaines. Cultivés dans des conditions favorisant leur développement en types de cellules embryonnaires, ils ont commencé à changer de forme et à exprimer des gènes caractéristiques des trois principaux types de cellules trouvés dans les embryons humains, qui se développent ensuite dans tous les tissus du corps.

Les chercheurs ont également découvert que les cellules pouvaient se développer jusqu’à un état où elles ressemblaient et exprimaient des gènes similaires aux cellules des tissus nerveux ou aux cellules du muscle cardiaque. Lorsqu’elles ont été injectées sous la peau de souris, les cellules ont continué à former un tissu qui ressemblait au tissu de l’estomac humain, au tissu musculaire, au cartilage, aux tissus du système nerveux, au tissu adipeux et au tissu cutané. Les chercheurs ont également constaté qu’ils pourraient obtenir des résultats similaires en utilisant des cellules prélevées sur des articulations adultes.

Dans l’étude américaine, les chercheurs ont constaté que la première combinaison de 14 gènes qu’ils ont ajoutés aux cellules humaines a amené les cellules à prendre certaines des caractéristiques des cellules souches humaines, en termes de forme, d’expression des protéines typiques à la surface de les cellules, et la capacité de former des tissus ressemblant à des tissus humains normaux lorsqu’il est injecté dans des souris. Quand ils ont regardé des sous-ensembles de ces 14 gènes, ils ont trouvé qu’ils pourraient induire des changements similaires en utilisant un sous-ensemble de seulement quatre de ces gènes (OCT4, SOX2, NANOG, et LIN28). Ils ont trouvé des résultats similaires lorsqu’ils ont utilisé ces quatre gènes dans des cellules cutanées fœtales humaines.

Douze jours après avoir infecté les cellules de la peau avec des virus portant les quatre gènes, ils ont découvert que les cellules prenaient l’apparence de cellules souches. Ils semblaient avoir une structure chromosomique normale au microscope, et exprimaient des gènes d’une manière plus semblable à celle des cellules souches humaines cultivées en laboratoire que les cellules souches fœtales d’origine. Ils ont constaté que les cellules avec les quatre gènes pourraient se développer dans les trois principaux types de cellules trouvées dans les embryons humains, et dans les tissus ressemblant à des tissus humains normaux lorsqu’ils sont injectés dans des souris. Ils ont trouvé des résultats similaires lorsqu’ils utilisaient des cellules cutanées de nouveau-nés.

Quelles interprétations les chercheurs ont-ils tirées de ces résultats?

Les chercheurs japonais ont conclu qu’il est possible de créer des cellules souches humaines à partir de cellules adultes pleinement développées, et que ces cellules souches sont capables de se différencier en différents types de cellules et de tissus humains. Ils disent que leur étude «a ouvert une voie pour générer des cellules souches pluripotentes spécifiques aux patients et aux maladies» et que d’autres études sont nécessaires pour voir si ces cellules peuvent remplacer les cellules souches embryonnaires humaines pour une utilisation dans des applications médicales.

Les chercheurs américains ont conclu qu’ils ont créé des cellules similaires aux cellules souches des cellules foetales et néonatales, et que ces cellules, comme les cellules souches embryonnaires, “devraient s’avérer utiles pour étudier le développement et la fonction des tissus humains, pour découvrir et tester de nouveaux médicaments et pour la médecine de transplantation. “

Que fait le NHS Knowledge Service de cette étude?

Cette recherche annonce un domaine potentiellement passionnant de nouvelles recherches pour les scientifiques. Il offre également une solution possible aux difficultés éthiques et pratiques qui ont envahi le domaine de la recherche sur les cellules souches.

Si des cellules souches fonctionnelles peuvent être générées à partir de la peau et ne doivent pas être récoltées à partir d’embryons, cela devrait éviter de nombreuses préoccupations éthiques que les gens ont à propos de la génération d’embryons humains pour la recherche scientifique. De plus, la création de cellules souches à partir de cellules de la peau, source beaucoup plus abondante et disponible que les cellules embryonnaires, pourrait accélérer la recherche de nouvelles thérapies.

D’un intérêt scientifique et général égal, est le potentiel pour les cellules souches qui pourraient être générées en utilisant des cellules ordinaires de n’importe quel adulte, créant des cellules, des tissus ou même des organes qui sont cultivés dans un but spécifique pour un individu. Tout ce qui provient de ces cellules aurait alors aussi moins de chance d’être rejeté lorsqu’il est réintroduit dans le corps de l’individu que celui qui provient d’un donneur.

Il est probable que beaucoup plus de recherches suivront de ce développement; Cependant, il faudra encore un certain temps avant que ce type de cellule souche puisse être utilisé pour traiter des maladies humaines. En particulier, parce que la technique utilise des rétrovirus pour insérer des gènes spécifiques dans l’ADN des cellules, les scientifiques devront s’assurer que cela ne rend pas ces cellules dangereuses pour une utilisation chez les patients. En outre, bien que ces cellules soient similaires aux cellules souches embryonnaires humaines en termes de gènes, elles ne sont pas identiques et ces différences peuvent limiter leur utilisation de manière encore imprévisible.