Pluripotence

La pluripotence est la faculté de certaines cellules à se différencier en tout type cellulaire d'un organisme: cellules d'un des trois feuillets embryonnaires (ectoderme, mésoderme et endoderme), cellules du trophectoderme^[1] ou cellules germinales.

Une colonie de la lignée de cellules souches embryonnaires humaine HD90 dérivée au CHRU de Montpellier.

Ceci les différencie des cellules souches unipotentes, multipotentes, et totipotentes.

Éléments de définition

Les cellules pluripotentes ne peuvent pas produire un organisme entier car elles prolifèrent et se différencient de manière anarchique. In vitro, elles forment spontanément des corps embryoïdes.

Les trois types de cellules souches pluripotentes décrites à ce jour de manière reproductibles sont :

• les cellules souches embryonnaires (CSE) ;
• les cellules souches pluripotentes induites (IPS) ;
• les cellules MUSE (pour Multilineage-differentiating Stress Enduring ^[2]), trouvées dans la peau et la moelle osseuse (1 cellule sur 5000 environ) des adultes.

Biologie

Obtention

Les cellules souches embryonnaires sont isolées in vitro à partir de la masse cellulaire interne du blastocyste (au 5 ou 6ème jour pour l’embryogénèse humaine). Les cellules souches pluripotentes induites (iPS) sont issues de la reprogrammation de cellules somatiques adultes en cellules pluripotentes par la surexpression de certains facteurs de transcription.

Marqueurs

Il existe un certain nombre de marqueurs de surface relativement spécifiques des cellules pluripotentes tels SSEA-3, SSEA-4, TRA-1-60, TRA-1-81 (chez l’homme) ou SSEA-1 (chez la souris). L'activité phosphatase alcaline est également un bon marqueur des cellules souches pluripotentes indifférenciées. Récemment de nouveaux marqueurs ont été mis en évidence à l'aide des puces à ADN: CD24, SEMA6A, FDZ7 ^[3].

Facteurs de transcription

Les cellules souches pluripotentes se caractérisent par une forte expression des facteurs de transcription OCT4/POU5F1, NANOG ^[4],[5].et SOX2. Ces trois facteurs de transcription constituent le « core transcriptional regulatory circuitry »^[6].

Facteurs de croissance

Le Leukemia Inhibitory Factor (LIF)^[7] et les Bone morphogenetic proteins (BMPs) ^[8] sont nécessaires pour la culture des cellules souches pluripotentes de souris. En revanche, le bFGF est requis dans le milieu de culture pour le maintien de la pluripotence des cellules souches pluripotentes humaines, tandis que les BMPs induisent une perte de leur pluripotence (différenciation).

Applications

Recherche

L'étude des cellules souches pluripotentes permet une meilleure connaissance des premiers stades du développement embryonnaire. Les lignées de cellules souches pluripotentes génétiquement anormales constituent un modèle d'étude des maladies génétiques rares. Elles peuvent également permettre de tester de nouveaux médicaments.

Médecine

Les cellules souches pluripotentes pourraient être une source très intéressante de cellules pour une médecine régénératrice : amplification in vitro illimitée, possibilité de différenciation en n’importe quel type cellulaire. Elles ouvrent la voie à une thérapie cellulaire de la maladie de Parkinson, du diabète, de l'infarctus du myocarde, etc. Les principales limites à ces applications pour l'instant sont: la formation de tératomes due à leur prolifération intense et non régulée lorsqu'elles sont injectées à l’état indifférencié, la difficulté à obtenir des cellules matures capables de réparer l’organe endommagé et le problème de la compatibilité immunologique d'où l'intérêt majeur des iPS (cellules souches pluripotentes induites). Les cellules souches pluripotentes pourraient également avoir un intérêt en thérapie génique.

Éthique et législation

La recherche sur les cellules souches pluripotentes a accusé un retard en France du fait de l'interdiction de recherche sur les embryons humains depuis la loi de bioéthique de 1994. En 2004, cette loi a été révisée ^[9]: l'interdiction est maintenue avec néanmoins la possibilité pour les équipes de recherche d'obtenir une dérogation pour cinq ans sous certaines conditions: « les recherches peuvent être autorisées sur l'embryon et les cellules embryonnaires lorsqu'elles sont susceptibles de permettre des progrès thérapeutiques majeurs et à condition de ne pouvoir être poursuivies par une méthode alternative d'efficacité comparable, en l'état des connaissances scientifiques ». Les embryons doivent avoir été conçut dans le cadre d'une AMP et il faut l'accord des deux parents. Le tout est encadré par l'Agence de la biomédecine. La découverte des iPS permet aux chercheurs de conduire une recherche sur les cellules souches pluripotentes sans travailler sur l’embryon. Cependant, les iPS et les cellules souches embryonnaires sont similaires mais pas identiques: il reste à caractériser ces différences et comprendre leur impact en vue d'une médecine régénératrice.

Voir aussi

Articles connexes

• Totipotence (La totipotence est la propriété d’une cellule de se différencier en n’importe quelle cellule spécialisée et de se structurer en formant un être vivant multicellulaire).
• Cellules souches ; Une cellule souche est une cellule d'un être multicellulaire capable à la fois de se renouveler tout au long de la vie (autorenouvellement) et de se différencier en un ou plusieurs types cellulaires spécialisés différents.

Liens externes

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Notes et références

1. ↑ (en) Interaction between Oct3/4 and Cdx2 Determines Trophectoderm Differentiation.Hitoshi Niwa. Cell 2005 123:917–929
2. ↑ Type cellulaire récemment découvert, isolé et cultivé au Japon par l'équipe du Pr. Mari DEZAWA (Université du Tohoku) ; source : ADIT, BE Japon 536 du 2010/04/23
3. ↑ (fr) Les cellules souches embryonnaires humaines : de la transgression de l’embryon humain à la médecine régénératrice de demain. De Vos J,et al. Gynecol Obstet Fertil. 2009 Jul-Aug;37(7-8):620-6. Epub 2009 Jul 4
4. ↑ (en) Formation of pluripotent stem cells in the mammalian embryo depends on the POU transcription factor Oct4. Nichols J,et al. Cell. 1998 Oct 30;95(3):379-91
5. ↑ (en) The homeoprotein Nanog is required for maintenance of pluripotency in mouse epiblast and ES cells. Mitsui K,et al. Cell. 2003 May 30;113(5):631-42
6. ↑ (en) Core transcriptional regulatory circuitry in human embryonic stem cells. BOYER LA,et al. Cell 2005 Sep 23;122(6):947-56
7. ↑ (en) Myeloid leukaemia inhibitory factor maintains the developmental potential of embryonic stem cells. Williams RL,et al. Nature. 1988 Dec 15;336(6200):684-7
8. ↑ (en) BMP induction of Id proteins suppresses differentiation and sustains embryonic stem cell self-renewal in collaboration with STAT3. Ying QL,et al. Cell. 2003 Oct 31;115(3):281-92
9. ↑ loi n°2004-800 du 6 août 2004 relative à la bioéthique