Les cellules souches de l`embryon à l`adulte

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Les cellules souches de l’embryon à l’adulte :
Intérêt scientifique, intérêt thérapeutique
Rappels d’embryologie : 3jours : Stade 8 cellules
5/6 jours : blastocyste (contient les cellules souches embryonnaires)
Embryon : cellules pluripotentes
Fœtus/nouveau né : quelques cellules souches
Une cellule souche a la capacité unique de :
S’auto renouveler indéfiniment ou de manière prolongée
Produire différentes cellules spécialisées (différenciées)
Qu’est ce que l’auto renouvellement ?
Une cellule produit après division une autre cellule identique à la première. Elle peut
également faire une division asymétrique et donner une cellule différenciée (ex : un
neurone)
≠ un progéniteur : cellule incapable de s’auto renouveler mais qui peut donner différentes
cellules spécialisées (ex : cellules souches hématopoïétiques)
Hiérarchie cellulaire : Cellule souche
↓
Cellule d’amplification
transitoire- progéniteur
↓
Cellules différenciées
Où trouve-t-on des cellules souches ?
•3e jour : cellule souche ou blastomère (2-4-8 cellules). Cellules capables de s’auto
renouveler (à partir de 16cellules : différenciation). Ces cellules vont donner
l’ensemble du fœtus et les annexes embryonnaires (ce sont des cellules totipotentes :
elles peuvent tout faire)
•5e/7e jour : blastocyste : 2types cellulaires :
Trophoblastes à l’extérieur (qui donneront quasiment tout le
tissu extraembryonnaire
Masse cellulaire interne ou bourgeon embryonnaire :
donneront le tissu embryonnaire (on sait mettre ces cellules
en culture tout en conservant leur caractéristiques
embryonnaires depuis 1998)
•6e semaine : Cellules donnant les gamètes (cellules souches germinales) ces cellules
isolées et mises en culture donnent des cellules pluripotentes
•Fœtus : cellules souches fœtales : possibilités plus restreintes : pluri ou multipotentes
(muscles, os…)
•Enfant : Cellules du sang du cordon ombilical ou cellules du placenta

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•Adulte : cellules souches de la moelle osseuse (cellules souches hématopoïétiques et
osseuses)
On a trouvé des cellules souches dans le SNC (au niveau olfactif notamment)
La cellule souche est :
Totipotente : donne tous les types cellulaires, y compris les cellules
embryonnaires (3-4 premiers jours)
Pluripotentes : donne toutes les cellules spécialisées d’un individu (environ
200 types différents chez l’homme)
Multipotente : donne plusieurs types de cellules spécialisées
Unipotente : un seul type de cellule spécialisées (ex : cellules souches
testiculaires ne peuvent que donner des spermatozoïdes)
Les cellules souches embryonnaires (CSE) dérivent de la masse interne du blastocyste
(embryon du 3e au 7e jour)
Les cellules souches foetales (CSF) dérivent de tissus fœtaux
Les cellules souches adultes (CSA) dérivent de tissus adultes
Quels sont les rôles des cellules souches ?
Les CSE produisent des progéniteurs qui, à leur tour se différentient en cellules
spécialisées créant des tissus et des organes
Les CSF participent à la croissance des organes et tissus fœtaux
Les CSA participent au renouvellement des tissus adultes
Challenges thérapeutiques : Médecine régénérative, thérapie cellulaires : construire,
renouveler, réparer, régénérer, remplacer des tissus.
Thérapie cellulaire :
Définition : consiste en l’injection de cellules dans le but de prévenir, traiter ou
atténuer une maladie.
Principe : remplacer les cellules déficientes d’un tissu lésé par des cellules exogènes
adéquates
Exemples : transfusion sanguine, greffe de moelle osseuse, greffe de peau
(prélèvement de 2/3 cm2 de peau que l’on fait pousser in vitro pour en obtenir 1m2
puis greffe.)
Transplantation : autogreffe (soi), allogreffe (même espèce), xénogreffe (autre espèce)
Potentiel scientifique des cellules souches :
•Etude de la différenciation cellulaire
•Etude de l’apparition des phénomènes de dégénérescence et de vieillissement cellulaire
•Etude du développement embryonnaire
•Etude des phénomènes de cancérisation
•Etude de la pluripotence

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Différence entre cellule souches adultes et embryonnaire :
Les cellules souches adultes :
•Ont pour fonction d’assurer le renouvellement tissulaire (l’homéostasie) et certaines
réparations tissulaires après un accident (cicatrisation)
•Elles proviennent de différents tissus adultes, généralement prélevées avec le
consentement informé du patient ou donneur.
Exemple : Les cellules souches hématopoïétiques : donnent des progéniteurs qui donneront
ensemble des cellules du système sanguin (multipotentes)
Plasticité inattendue des CSA :
Les cellules souches de la moelle osseuse peuvent se différencier en cellules nerveuses, du
foie, du muscle cardiaque, du muscle squelettique…
MAIS…
Comment identifier les CSA ?
Fonction = capacité d’une cellule à former et régénérer un tissu pendant une longue période
de temps.
Il reste des questions non résolues : Tous les tissus ont-ils des cellules souches ? Si non
lesquels ? Pourquoi les cellules souches restent elles indifférenciées quand les cellules autour
d’elle se sont différenciées ? Quels sont les signaux régulant la prolifération, différentiation,
plasticité des cellules souches ?
Domaines de la médecine régénératrice : SNC (Parkinson, Alzheimer), peau (brûlures), sang
(leucémies, anémies), foie (cirrhose, hépatites), appareil urinaire (incontinence urinaire),
muscle (dystrophie musculaire), pancréas (diabète), os/cartilage (régénération des cartilages)
Les cellules souches fœtales :
•Ont pour fonction d’assurer la croissance des tissus et organes du fœtus
•Elles proviennent de différents tissus fœtaux, généralement prélevés sur IVG
CSA CSE
Différenciation limitée : multipotentes plus
plasticité
Différentiation illimitée : pluripotentes
Rares dans les tissus matures Présentes en grand nombre
Difficiles à cultiver Faciles à cultiver
Plus « éthiques » que les CSE

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Ex d’application des CSF : greffe du sang du cordon ombilical : très bons résultats dans les
leucémies infantiles
Autre application : maladie de Huntington (Max Pechanski) :
•Maladie neurodégénérative
•Fréquence évaluée à 1/5000
•Début tardif (vers 40ans) à évolution progressive
•Mouvements choréiques
•Troubles du caractère et du comportement
•Troubles psychiatriques
•Evolution progressive vers la démence
•Transmission autosomique dominante
Huntington : perte de cellules neuronales. Peut on les remplacer ?
Le traitement consiste en une greffe neuronale fœtale dans le striatum.
Les cellules germinales primordiales (PGC) :
Développement de PGC chez l’homme de la 3e a la 6e semaine. Migration dans l’embryon
pour rejoindre les futures gonades. Ce sont les seules cellules capables de faire une méiose
pour donner ensuite des gamètes, puis la fécondation qui donnera un individu complet. Elles
sont donc potentiellement totipotentes.
Les cellules embryonnaires germinales : source : fœtus 8e à 10e semaine
•Origine : crête génitale (cellules germinales primordiales)
•Capacité d’auto renouvellement
•Pluripotentes : formation in vitro de corps embryoïdes contenant de multiples types de
cellules spécialisées.
•Intérêt : différenciation en cellules spécialisées pour réparer une fonction. Mais il
existe un certain nombre de tissus que l’on ne peut pas produire avec ces cellules.
Les cellules souches embryonnaires (CSE ou ESC = embryonic stem cells)
Stade blastocyste : Plan d’organisation non encore apparent, les cellules du trophoblaste sont
formées. Les CSE sont pluripotentes : Elles ont potentiellement le pouvoir de produire tous
les types cellulaires
Tératocarcinome : tumeur contenant tous les types de tissu (on les obtient en injectant des
CSE chez des souris immunodéprimées)
Propriétés des CSE :
•Dérivées d’un embryon âgé de quelques jours, avant que les tissus spécialisés de
l’organisme apparaissent.
•Croissance illimitée
•Elles sont pluripotentes
Source des CSE :
•Embryons excédentaires provenant de cliniques de FIV.

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•Embryons créés par FIV à partir de dons de gamètes à des fins de recherche
•Lignées de CSE existantes
•Transfert de noyau d’une cellule somatique
Les cellules souches humaines embryonnaires (hCSE) donnent naissance in vivo à des
tumeurs embryonnaires (tératomes) qui présentent des dérivés des trois types : ecto, méso et
endodermique.
Phénotypes cellulaires produits in vitro à partir de hCSE :
•Cellules neurales (neurons, astrocytes, oligodendrocytes…)
•Dérivés hématopoïétiques
•Cellules du pancréas
•Cardiomyocytes
•Hépatocytes
•Cellules endothéliales
•…
Ces cellules différenciées sont elles fonctionnelles in vitro/vivo ?
Applications des hCSE en recherche biomédicale :
•Recherche fondamentale sur le développement embryonnaire humain et la
régénération/réparation tissulaire
•Génomique fonctionnelle sur des cellules humaines
•Modèle in vitre pour la recherche de médicaments et les études toxicologiques
•Etudes des pathologies génétiques rares
•Etude de la pluripotence
•Etude des phénomènes de cancérisation
•Source de greffon pour la transplantation (thérapie cellulaire chez l’homme)
Défis de la thérapie cellulaire par hCSE :
•Production, amplification et standardisation de greffons (issus de hCSE) de qualité
adéquate
•Quelles populations de cellules transplanter ?
•Comment placer le greffon et sous quelles formes ?
•Problèmes de rejet (immunosuppression/sites immunoprivilégiés ?)
•Sécurité de la thérapie cellulaire : tumeurs
•Efficacité vs traitement déjà disponibles
Solutions du rejet des greffons hCSE :
•Banques de lignées de hCSE
•Modification des gènes d’histocompatibilité de hCSE
•Immunosuppression médicamenteuse
•Transplantation uniquement dans des sites privilégiés
•Clonage thérapeutique (Somatic cell nuclear transfer)
•Reprogrammation d’une cellule différenciée
Première expérience de transplantation nucléaire chez les mammifères : Dolly en 1997