Les cellules souches sont des cellules indifférenciées pouvant effectuer une variété de fonctions régénératrices dans le corps humain. Elles peuvent par exemple générer ou remplacer une grande variété de cellules par différenciation directe, réguler le système immunitaire ou encore stimuler de nombreux types de cellules du corps humain afin de multiplier les effets régénérateurs.
Les cellules souches sont présentes chez tous les êtres humains à partir du développement de l’embryon / fœtus (cellules souches embryonnaires) et pendant toute la durée de vie de l’individu jusqu’à sa mort (cellules souches adultes). Il est important de noter que les cellules souches embryonnaires et les cellules souches adultes sont deux catégories de cellules souches distinctes ayant des propriétés très différentes.
- Totipotente : Aussi connu sous le nom d’ovule fécondé, cette cellule se développera et deviendra toutes les autres cellules créant l’être humain.
- Pluripotente : Ces cellules souches peuvent se différencier en n’importe quel autre type de cellule, cependant, elles n’ont pas la capacité de créer un organisme entier de la façon dont une cellule totipotente peut.
- Multipotente: Légèrement plus limité que les cellules pluripotentes, assignées à une certaine variété de cellules.
- Oligopotente : Ces cellules souches sont semblables aux cellules souches multipotentes et sont également capables de se différencier en une gamme spécifique de types de cellules.
- Unipotente : Ces cellules souches ne peuvent se différencier qu’en un seul type de cellule.
Les cellules souches embryonnaires et les cellules souches adultes sont deux catégories très différentes de cellules souches ayant des propriétés différentes. Chez tout individu après la naissance, le remplacement et la régénération des cellules se produisent dans deux contextes : le renouvellement des cellules qui meurent naturellement (apoptose) et en réponse à une lésion externe (causée par des facteurs tels qu’une lésion traumatique, une infection, un cancer, un infarctus, des toxines, une inflammation, etc.) Les cellules souches impliquées dans ce processus de régénération sont les cellules souches adultes (également appelées cellules souches somatiques).
Cellules Souches Adultes et Cellules Souches Embryonnaires
Les cellules souches embryonnaires sont présentes dans la masse cellulaire interne du blastocyste, une boule de cellules essentiellement creuse qui, chez l’homme, se forme trois à cinq jours après la fécondation d’une ovule par un spermatozoïde. Dans le cadre d’un développement normal, les cellules à l’intérieur de la masse cellulaire interne donneront naissance aux cellules plus spécialisées qui donneront naissance à l’ensemble du corps humain, c’est-à-dire à tous nos tissus et organes. Les cellules souches embryonnaires sont pluripotentes, ce qui signifie, comme indiqué précédemment, qu’elles peuvent donner naissance à tous les types de cellules du corps humain entièrement formé, mais pas au placenta et au cordon ombilical.
Les cellules souches adultes (également appelées cellules souches somatiques ) sont plus spécialisées que les cellules souches embryonnaires. En général, ces cellules souches peuvent générer différents types de cellules pour le tissu ou l’organe spécifique dans lequel elles vivent. Il existe de nombreux types de cellules souches adultes, qui ont toutes des fonctions régénératrices spécifiques. Par exemple, les cellules souches hématopoïétiques peuvent donner naissance aux globules rouges, aux globules blancs et aux plaquettes. Cependant, les cellules souches hématopoïétiques ne génèrent pas de cellules hépatiques ou pulmonaires, par exemple, et les cellules souches d’autres tissus et organes ne génèrent pas de globules rouges ou blancs ni de plaquettes. Certains tissus et organes de votre corps contiennent de petites caches de cellules souches spécifiques à un tissu, dont le rôle est de remplacer les cellules de ce tissu qui sont perdues au cours de la vie quotidienne ou à la suite d’une blessure.
Comment les cellules souches ciblent-elles les lésions ? – Le Repérage (homing)
Dans la science des cellules souches, le terme « homing » décrit la capacité des cellules souches à trouver leur destination, ou « niche ». Au cours de ce processus, les tissus endommagés ou enflammés appellent à la réparation en envoyant des signaux, dont certains servent de repères aux cellules souches et les attirent vers le tissu lésé. Il s’agit d’un processus assez rapide (mesuré en heures et ne dépassant pas 1 à 2 jours).
Comment les cellules souches accomplissent t-elles la réparation des tissus endommagés ? – Différenciation directe et effet paracrine
Une fois que les cellules souches ont atteint le site de lésion, elles peuvent commencer leur action régénératrice en agissant par le biais de deux mécanismes différents : elles peuvent subir une différenciation directe afin de remplacer directement les cellules lésées ou elles peuvent également promouvoir la régénération des tissus par le biais de l’effet paracrine.
Qu’est-ce que l’effet paracrine ? Dans la science des cellules souches, l’effet paracrine peut être définie comme le processus par lequel les cellules souches libèrent des facteurs qui agissent comme des signaux pour les cellules environnantes et les forcent à modifier leur comportement pour initier le processus de régénération. Au cours de ce processus, les cellules souches ne contribuent pas au renouvellement des tissus par une différenciation directe.
Pourquoi l’effet paracrine est-il si important ?
Dans un grand nombre d’études sur les greffes de cellules souches, les chercheurs ont observé que les tissus endommagés des patients étaient réparés après une greffe de cellules souches provenant d’un donneur. Cependant, après analyse des tissus nouvellement générés, il a été observé que les cellules du donneur étaient absentes. Les scientifiques ont ensuite pu démontrer que les cellules souches du donneur sécrétaient des facteurs qui incitaient les cellules du patient à réparer elles-mêmes le tissu. Il a été démontré que la majeure partie du processus de régénération s’effectuait par le biais d’une signalisation paracrine et non par une différenciation directe.
Le mécanisme paracrine s’est avéré très bénéfique. L’intérêt d’un effet paracrine est aujourd’hui évident. Le fait le plus important est que, même si les cellules souches du donneur ont une durée de vie très limitée, elles ont un effet durable sur la régénération des tissus, qui se poursuit longtemps après l’épuisement total des cellules souches du donneur.
Plusieurs types de cellules souches peuvent provoquer une réponse paracrine, comme les cellules souches mésenchymateuses de cordon ombilical et les cellules souches de sang de cordon ombilical.
Que peuvent accomplir les cellules souches par le biais de la différenciation directe et de l’effet paracrine ?
- Réparer les tissus endommagés : les cellules souches ont la capacité d’activer l’état dormant des cellules souches dans le corps humain et ont un effet réparateur sur les tissus et organes endommagés par la peroxydation et les déchets métaboliques. Un équilibre entre les radicaux libres et les antioxydants est nécessaire au bon fonctionnement physiologique. Si les radicaux libres dépassent la capacité de l’organisme à les réguler, il s’ensuit un état connu sous le nom de stress oxydatif. Les radicaux libres altèrent ainsi les lipides, les protéines et l’ADN et déclenchent un certain nombre de maladies. Les cellules souches peuvent également intervenir dans le stress causé par les radicaux libres pour restaurer leur fonction normale.
- Sécréter des facteurs nutritionnels : Les cellules souches peuvent favoriser la prolifération et la différenciation des tissus endommagés et restaurer les fonctions physiologiques des tissus et des organes.
- Réguler la fonction immunitaire : Par la sécrétion de facteurs solubles et le contact direct pour réguler la prolifération et l’activité des cellules immunitaires, les cellules souches sont capables de réduire la réponse inflammatoire.
- Réguler la fonction métabolique : En utilisant la capacité de différenciation multidirectionnelle, les cellules souches peuvent améliorer l’efficacité du système métabolique, et ainsi accélérer le fonctionnement de l’organisme et l’excrétion des déchets métaboliques pour promouvoir l’absorption des nutriments, afin de maintenir une fonction physiologique normale.
En outre, des études ont indiqué que l’effet paracrine est amplifié parce que les cellules du donneur sont attirées par les tissus endommagés qui ont besoin de leur aide. Les cellules endommagées du patient sécrètent des cytokines, des protéines régulatrices qui agissent comme des médiateurs pour générer une réponse immunitaire qui attire les cellules du donneur. À leur tour, les cellules du donneur sécrètent leur propre cocktail de protéines qui stimulent les cellules souches du patient et contribuent à réduire l’inflammation, à favoriser la prolifération cellulaire et à augmenter la vascularisation et le flux sanguin dans les zones à guérir. Les cellules à effet paracrine peuvent également sécréter des facteurs qui inhibent la mort des cellules du patient à la suite d’une blessure ou d’une maladie.
Un troisième effet paracrine important est leur capacité à « atténuer » la réponse immunitaire qui se produit lors du rejet d’une greffe ou d’une maladie auto-immune. Dans ce cas, les cellules peuvent être utilisées directement ou en conjonction avec d’autres cellules souches à des fins thérapeutiques. Par exemple, l’application de cellules mésenchymateuses avec des cellules souches sanguines lors d’une greffe de moelle osseuse semble réduire la maladie du greffon contre l’hôte.
L’avantage d’utiliser des cellules, plutôt que des médicaments, pour favoriser la régénération est que les cellules transplantées réagissent à leur environnement et sécrètent les facteurs en fonction des besoins et à la concentration appropriée. Les cellules peuvent être considérées comme des « usines à médicaments » qui s’adaptent au fur et à mesure que le tissu est réparé. Des études précliniques ont démontré l’efficacité des cellules mésenchymateuses et des cellules du sang de cordon ombilical pour le traitement de maladies neuronales, cardiaques, rénales et musculaires. Des études convaincantes ont été menées sur l’effet neuroprotecteur des cellules du sang de cordon ombilical.