Cellule souche

Définition

Une cellule souche est une cellule biologique indifférenciée ayant la capacité de se diviser par mitose et pouvant se différencier en cellules spécialisées, dites différenciées,, en plus de se renouveler pour produire plus de cellules souches. Les cellules souches se trouvent dans tous les organismes multicellulaires.

Une cellule souche dans le sang :

Une cellule souche d'un vertébré : un angioblaste qui participe à l'hématopoïèse pour les vaisseaux sanguins.

Explications

Chez les mammifères, il existe plusieurs types de cellules souches qui peuvent être classées en tenant compte de leur puissance, c'est-à-dire le nombre de types cellulaires différents dans lesquels elles peuvent être différenciées. Avec les organismes adultes, les cellules souches et les cellules progénitrices agissent sur la régénération ou la réparation des tissus corporels.

Les cellules souches ont la capacité de se diviser asymétriquement donnant naissance à deux cellules filles, dont l'une a les mêmes propriétés que la cellule souche originale (auto-renouvellement) et l'autre acquiert la capacité de se différencier si les conditions environnementales sont adéquates.

La plupart des tissus d'un organisme adulte ont une population résidente de cellules souches adultes qui permettent leur renouvellement ou régénération périodique lorsque survient une lésion tissulaire.

Certaines cellules souches adultes sont capables de se différencier en plus d'un type cellulaire, comme les cellules souches mésenchymateuses et les cellules souches hématopoïétiques, tandis que d'autres sont des précurseurs directs des cellules du tissu dans lequel elles se trouvent, telles que cellules souches de la peau, de l'intestin ou des cellules souches gonadiques (cellules souches germinales).

Les cellules souches embryonnaires sont celles qui font partie de la masse cellulaire interne d'un embryon âgé de 4–5 jours. Celles-ci sont pluripotentes, ce qui signifie qu'elles peuvent donner naissance aux trois couches germinales : l'ectoderme, le mésoderme et l'endoderme.

Une caractéristique fondamentale des cellules souches embryonnaires est qu'elles peuvent être maintenues (dans l'embryon ou dans certaines conditions de culture) indéfiniment, en formant une cellule identique à elles-mêmes et en maintenant une population stable de cellules souches. Il existe des techniques expérimentales où l'on peut obtenir des cellules souches embryonnaires sans que cela implique la destruction de l'embryon.

Types de cellules souches

En tenant compte de leur puissance, les cellules souches peuvent être classées en plusieurs types :

• Les cellules souches totipotentes : elles peuvent se développer et former un organisme complet, à la fois les composants embryonnaires (tels que, par exemple, les trois couches embryonnaires, la lignée germinale et les tissus qui donneront naissance au sac vitellin), ainsi que les composants extra-embryonnaires (comme le placenta). Autrement dit, ils peuvent former tous les types de cellules. La cellule souche totipotente par excellence est le zygote, formé quand un oeuf est fécondé par un spermatozoïde.
• Les cellules souches pluripotentes : elles ne peuvent pas former un organisme complet, mais ils peuvent former tout autre type de cellule correspondant aux trois lignées embryonnaires (endoderme, ectoderme et mésoderme). Ils peuvent donc former des lignées cellulaires. Ils sont à différents stades de développement embryonnaire. Les cellules souches pluripotentes les plus étudiées sont les cellules souches embryonnaires qui peuvent être isolées de la masse cellulaire interne du blastocyste. Le blastocyste est formé par une couche externe appelée trophoblaste, formée par environ 70 cellules, et une masse cellulaire interne composée d'environ 30 cellules qui sont des cellules souches embryonnaires qui ont la capacité de se différencier dans tous les types de cellules qui apparaissent dans l'organisme adulte, entraînant des tissus et des organes. Actuellement, ils sont utilisés comme modèle pour étudier le développement embryonnaire et pour comprendre quels sont les mécanismes et les signaux qui permettent à une cellule pluripotente de former une cellule totalement différenciée de l'organisme.
• Les cellules souches germinales : elles sont des cellules souches embryonnaires pluripotentes dérivées des croquis gonadiques de l'embryon. Ces croquis gonadiques se trouvent dans une zone spécifique de l'embryon appelée crête gonadique, qui donnera naissance aux gonades, aux ovaires ou aux testicules, et aux ovules et aux spermatozoïdes respectivement. Ils ont une capacité de différenciation similaire à celle des cellules souches embryonnaires, mais leur isolement est plus difficile.
• Les cellules souches pluripotentes induites : aujourd'hui, il est possible de manipuler des cellules humaines adultes et générer des cellules à pluripotence induite (SPI), qui ont le même potentiel de croissance et de différenciation des cellules souches embryonnaires, et remplaceront ou élargiront considérablement les possibilités biotechnologiques imaginées pour les embryons. L'engagement de Shinya Yamanaka, concepteur de cette technologie et lauréat du Prix Nobel pour sa découverte, par rapport à son utilisation à d'autres fins, est un exemple de l'éthique et de la responsabilité du chercheur et suppose que la science triomphe au service de l'homme. Les avantages techniques de ce type sont nombreux, les plus importants sont : ils n'induisent pas de rejet immunitaire, ce qui ouvre la possibilité de créer des médicaments spécifiques pour un patient donné; il ne nécessite pas l'utilisation d'ovules humains, la technique est très facile à réaliser et son coût est réduit.
• Les cellules souches multipotentes : elles sont celles qui ne peuvent générer que des cellules de la même couche ou de la même lignée d'origine embryonnaire (par exemple : une cellule souche mésenchymateuse de moelle osseuse, de nature mésodermique, donnera naissance à des cellules de cette couche telles que myocytes, adipocytes ou ostéocytes). Un autre exemple est celui des cellules souches hématopoïétiques, des cellules souches du sang qui peuvent se différencier en plusieurs types cellulaires de sang.
• Les cellules souches unipotentes : les cellules progénitrices sont également appelées cellules souches qui ont la capacité de se différencier en un seul type de cellules. Par exemple, les cellules souches musculaires, aussi appelées cellules satellites, ne peuvent que se différencier en cellules musculaires.

En plus du critère de puissance, les cellules souches peuvent également être classées selon qu'elles se trouvent dans l'embryon ou dans les tissus adultes :

• Les cellules souches adultes se trouvent dans les tissus et organes adultes et ont la capacité de se différencier pour donner naissance à des cellules adultes du tissu dans lequel elles se trouvent. Chez l'homme, on connaît jusqu'à présent 20 types différents de cellules souches adultes, qui sont responsables de la régénération des tissus en usage continu tels que la peau, le sang ou l'intestin ou les tissus qui ont subi des dommages (tels que foie).
• Les cellules souches filles : voir une cellule fille.

Cette classification inclut les cellules souches unipotentes, telles que les cellules souches hématopoïétiques provenant de la moelle osseuse (responsables de la formation du sang).

Dans la même moelle osseuse, mais aussi dans le sang du cordon ombilical, dans le sang périphérique et dans les graisses, un autre type de cellules souches adultes, appelées cellules mésenchymateuses, peut être différencié en de nombreux types cellulaires des trois dérivés embryonnaires (muscle, vasculaire, nerveux, hématopoïétique, osseux, etc.).

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