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Les cellules souches embryonnaires humaines et leurs applications L. Grobet Embryology Unit, Faculty of Veterinary Medicine University of Liège Contact: [email protected] Quelques définitions • Cellule souche – Embryonnaire – Adulte • Toti- , pluri- et multi- potence Historique • Chez la souris – 1950-60, Leroy Stevens au Jackson Lab: • Teratome et tératocarcinome murins – Tumeur testiculaire » Assemblage d’une multiplicité de tissus d’origine embryologique différente » Contient des cellules non différenciées en multiplication… Dérivation de « Cellules de carcinome embryonnaire » Pluripotentes!!!! culture réimplantation Aubaine pour les embryologistes ! • Chez la souris – 1981, Gail Martin - Martin Evans & Matthew Kaufman : • Mise en culture de cellules ES murines qui, dans certaines conditions bien définies: – Conservent un caryotype correct – Se multiplient indéfiniment à l’état non différencié – Conservent leur pluripotence et peuvent des différencier in vitro et in vivo… – Compétence germinale!!! Historique • L’histoire parallèle du clonage… – 1950-1960: Briggs et King: • Transfert nucléaire chez la grenouille léopard • L’histoire parallèle du clonage… – 1980: premier clone de mammifère par Willadsen, un vétérinaire danois: • Transfert d’un noyau de blastomère au stade 8 cellules • 3 essais, une réussite!!! – 1997: Dolly the Sheep! • 277 SCNT • 29 blastocystes • 1 animal né! • 1998: Thompson et al: human ES cells Biologie des cellules souches embryonnaires • Propriétés en culture in vitro – Capacité de multiplication « illimitée » – Capacité de garder leur état indifférencié – Capacité de se différencier en cellules de +/tous les tissus • Aspect de cellules ES humaines en culture Lignée 401, p34, • Différences interspécifiques souris homme Maintien de l’état indifférencié Différenciation Leucemia Inhibiting Factor Fibroblast Growth Factor Périphérie des colonies Centre des colonies Différenciation en cellules trophoblastiques Compétence germinale Non Oui Oui ? Non ? Formation de térato(carcino)mes in vivo Oui Oui • Déterminants de la pluripotence et de la faculté de régénération? – Environnement cellulaire et tissulaire, notion de «niche » – Exécution d’un « programme » cellulaire précis Biologie des cellules souches embryonnaires: pluripotence Le cas des « Induced Pluripotent Stem Cells » • Potentiel de différenciation – In vivo: genèse de tératomes – In vitro: conditions de culture particulières… • En conclusion: Niche! SOX2 Pluripotence! OCT4 Différenciation! ??? Applications et perspectives • Biologie du développement • Tox & drug screening • Thérapie régénérative Tox & Drug Screening NESCI-ESNATS Conference on Stem cell-based Toxicology and Drug Screening Wednesday 22nd April Newcastle, Centre for Life, Scotswood Suite + [compounds] IC 50,IC10 hESCs culture Trypan blue color MTT Endogeneous Alcaline PhosphataseAnnexinV/PI Thérapie régénérative • Solutions: – Greffe d’organe • Compatibilité? • Disponibilité? Peu d’améliorations envisageables – Thérapie « cellulaire » • Cellules souches adultes – Isogéniques si possible… • Cellules souches embryonnaires – Compatibilité? – Tumorigénicité? • « dédifférenciation » de propres cellules somatiques… • Les cellules souches adultes: – Rares dans la plupart des organes • « Multipotent Adult Progenitor Cells » – Pluripotentes? – Existence controversée… – Plasticité!!! Oui ou non? • • • • Hematopoïetic Stem cells Cellules souches de sang de cordon Cellules germinales ….. • Les cellules germinales? – Chez la souris, en 2006, Gerd Hasenfuss isole des spermatogonies du testicule… • Les cellules souches embryonnaires ou «apparentées »: – Pluripotentes – Potentiel de multiplication illimité… – Potentiel de différenciation avéré (mais mal maîtrisé). • Prometteuses!!! • Mais: – Réimplantées à l’état non différencié: tumeurs!!! – Actuellement, la différenciation n’est pas optimalement contrôlée pour certains tissus (hépatocytes, cellules pancréatiques…) Applications et perspectives: Thérapie régénérative • J.Pour la Vol formation de tumeurs: Cell. éviter Mol. Med. 13, No 1, 2009 pp. 188-201 – Différenciation extrêmement bien contrôlée – Purification des cellules à réimplanter!!! – On est encore loin du compte!!!! Applications et perspectives: Thérapie régénérative • Comment limiter ou abolir le problème du rejet de greffe? – Banques de lignées de hESCs • Recherche de la meilleure compatibilité possible – Reprogrammation des cellules du patient – Clonage thérapeutique – IPSCs – …. • ! Si besoin d’une transplantation urgente???… • Organ engineering…. – À Research Triangle Park, Caroline du Nord, sous la houlette de Anthony Attala… • • • • • Vessie Vaisseaux sanguins Utérus, Vagins Mini-reins Mini brains… • En conclusion, les cellules pluripotentes (ESCs ou reprogrammées): – Sont actuellement les cellules les plus prometteuses – Mais le chemin est encore long pour assurer • La différenciation correcte et l’absence de phénomène néoplasique • La compatibilité immunologique • La genèse d’organes entiers Quelques considérations éthiques • Posent problème: – Le statut moral de l’embryon – L’origine embryonnaire des ESCs – La pluripotence elle-même… Conclusions • La découverte des cellules souches embryonnaires ouvre des perspectives extraordinaires – Dans la compréhension de la biologie – Dans la modélisation embryonnaire et tissulaire – Dans la thérapie régénérative • La genèse et l’utilisation des cellules humaines, et en particulier d’origine embryonnaire, pose des questions d’ordre éthique • Il est encore long le chemin vers la connaissance et l’utilisation efficace et sécurisée de ces cellules pour des applications thérapeutiques …. Merci pour votre attention
