Cellule souche

En biologie, une cellule est dite cellule souche (ou cellule indifférenciée) à deux conditions :

1. Elle peut donner des cellules spécialisées par différenciation cellulaire et,
2. Elle peut pratiquement se renouveler indéfiniment

Elles sont présentes au stade embryonnaire et dans l'organisme adulte, mais elles sont bien plus rares dans l'organisme adulte (citons les cellules souches hématopoïétiques régénérant en continu les cellules du sang, les cellules souches intestinales, les cellules souches nerveuses dans des régions précises du cerveau (hippocampe, zone subventriculaire)).
De manière générale, les cellules souches sont présentes chez tous les êtres vivants pluricellulaires. Elles jouent en effet un rôle très important dans le développement des organismes ainsi que dans leur maintien.

La cellule la plus indifférenciée est le zygote ou ovule fécondé, puisque cet œuf va produire l'ensemble des cellules d'un organisme.

Historique des découvertes

Les travaux initiés par Leroy Stevens et Barry Pierce dans les années 1950 sur l’étude des tératocarcinomes murins ont permis d’isoler les cellules souches embryonnaires (en abrégé ES pour embryonic stem). Des cellules capables de générer toutes les cellules sanguines sont découvertes dans la moelle osseuse. La première greffe de moelle osseuse est effectuée en 1958.

Dans les années 60, Joseph Altman, Gopal Das et André Gernez révisent le dogme de la fixité neuronale formulé par Santiago Ramón y Cajal.

En 1981, les cellules souches embryonnaires ont été identifiées chez la souris par Martin Evans, Kaufman et Martin , et en 1998 chez l’homme par les équipes de l'américain James Alexander Thomson, de Joseph Istkovitz-Eldor et de l'israélien Benjamin Reubinoff . En 2000, ce dernier transforme des cellules ES en neurones.

Fonctions biologiques

• l'organe contenant le tissu doit grandir soit durant la croissance, soit pour pouvoir assurer une fonction, par exemple le cœur des athlètes est plus gros, l'utérus grossit durant la grossesse, etc.
• les cellules vieillissent et meurent (par exemple les globules rouges dont la durée de vie est de 120 jours ou encore les kératinocytes de la surface de la peau) et celles-ci doivent se renouveler.
• un traumatisme, une ischémie, ou d'autres phénomènes peuvent créer la mort de cellules qui doivent être régénérées, malheureusement cette régénération n'est parfois pas suffisamment efficace soit parce qu'il n'y a pas assez de cellules souches, soit parce que l'architecture du tissu est trop bouleversée (cela dépend beaucoup du tissu et de l'atteinte de celui-ci).

Tout tissu animal contient ce qu'on appelle des cellules souches, mais qui sont moins « pluripotentes » que les cellules souches embryonnaires ; c'est-à-dire qu'en se différenciant elles ne peuvent pas, en général donner un autre type de tissus que celui qu'elles doivent régénérer (voir Cellule souche animale). Elles peuvent se différencier dans l'ensemble des cellules qui constitue le tissu donné, par exemple quand on parle du tissu sanguin qui contient les cellules sanguines, on parle de la cellule souche hématopoïétique (CSH) qui permettent à elles seules de recréer toutes les cellules sanguines, cependant le plus souvent les cellules souches d'un tissu sont contenues dans ce tissu.

Les cellules souches seraient par exemple en partie responsables de la régénération des membres chez certains animaux. Ce phénomène fréquent chez les métazoaires existe aussi chez certains vertébrés (comme le lézard, le triton ou la salamandre).

En médecine, les cellules souches animales et humaines font l'objet de beaucoup de recherches depuis les années 1990, avec l'espoir de pouvoir régénérer des tissus voire de créer de toute pièce des tissus et organes (thérapie cellulaire). Étant donné les avantages potentiels qu'elles semblaient présenter, des expérimentations de clonage thérapeutique se sont développées pour en maîtriser la fabrication en grand nombre.

En 2007 le professeur Yamanaka (Université de Kyoto) a réussi à produire des cellules souches à partir de cellules somatiques adultes, par l'introduction de facteurs de transcription dans des cellules somatiques via un vecteur présente plusieurs inconvénients. Ces cellules peuvent sous l'action de certains facteurs (également oncogènes) se différencier en divers types de tissus, et on espère dans un futur proche, pouvoir utiliser des cellules souches pour soigner des maladies cérébrales telles que la maladie d'Alzheimer.

Les cellules souches ont été récemment mises en cause dans l'origine de cancers. Elles seraient les seules à avoir la possibilité de muter de manière à devenir des cellules cancéreuses, en raison du temps nécessaire à ces mutations - plusieurs années - alors que les cellules différenciées ont une espérance de vie de quelques semaines seulement. Elles sont aussi responsables des récidives de cancers. Ces données jettent donc une ombre sur ces cellules qui ont inspiré beaucoup d'espoirs.

Dans le cas de cancers, une cellule indifférenciée est une cellule qui a perdu son caractère différencié, principalement par le dérèglement du programme génétique spécifique qu'elle avait acquis. Ainsi une cellule nerveuse cancéreuse, par exemple, ne possède plus les caractères du neurone. Ce phénomène s'accompagne d'une multiplication anarchique car les cellules concernées ne répondent plus aux signaux régulateurs. Il y a perte par exemple de l'inhibition de croissance par contact, un processus stoppant la prolifération d'une cellule lorsque celle-ci établit un contact avec une autre cellule.