Les cellules souches sont des cellules indifférenciées pouvant effectuer une variété de fonctions régénératrices dans le corps humain. Elles peuvent par exemple générer et 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.
Tout au long de la vie d’un individu, la régénération cellulaire se produit dans deux contextes distincts : lors de l’apoptose (cellules arrivant naturellement en fin de vie) et en réponse à des lésions externes (causées par des traumatismes, infections, cancer, infarctus, toxines, inflammation, etc. ). Les cellules souches impliquées dans ce processus de régénération sont appelées
cellules souches adultes, aussi appelées cellules souches somatiques.
Cellules souches adultes et cellules souches embryonnaires
Les cellules souches embryonnaires sont présentes dans la masse cellulaire interne du
blastocyste, un amalgame creux de cellules, qui chez l’humain, se forme trois à cinq jours après la fécondation d’un ovule par un spermatozoïde. Dans le développement normal, les cellules à l’intérieur de la masse cellulaire interne donneront naissance à des cellules plus spécialisées qui à leur tour donneront naissance à tous les tissus et organes du corps humain. Les cellules souches embryonnaires sont des cellules souches
pluripotentes, ce qui signifie qu’elles peuvent donner naissance à tout type de cellules du corps humain, à l’exception du placenta et cordon ombilical. Les cellules souches embryonnaire ont une capacité de réplication illimité et il a de ce fait été démontré que celles-ci provoquent un risque de création de tumeur ou cancer lorsque appliquées lors de traitements cliniques.
Les cellules souches adultes (également appelées cellules souches
somatiques ) sont plus spécialisées que les cellules souches embryonnaires. De manière générales, les cellules souches adultes peuvent générer différents types de cellules pour le tissu ou l’organe spécifique dans lequel elles résident. Il existe de nombreux types de cellules souches adultes qui ont toutes leurs fonctions régénératrices spécifiques. Par exemple, les cellules souches
hématopoïétiques peuvent donner naissance à tous types de cellules sanguines tel que les globules rouges, globules blancs et plaquettes et ne sont pas capables de se différencier en d’autres types de cellules. Certains tissus et organes du corps humain contiennent de petits amalgames de cellules souches spécifiques à leur tissu dont le travail consiste à remplacer les cellules de ce même tissu après apoptose ou dommage externe. Il est important de noter que les cellules souches adultes ont une capacité de réplication limitée et la communauté scientifique internationale a démontré que nombre d’entre elles peuvent être utilisées pour application clinique sans causer de risque de development de tumeur ou cancer.
Comment les cellules souches ciblent-elles le site de lésion ? : Homing
Le mot «homing» décrit la capacité des cellules souches à trouver leur destination, ou «niche». Au cours de ce processus, les tissus endommagés ou enflammés nécessitant régénération, libèrent des signaux attirant les cellules souches vers le tissu lésé. C’est un processus assez rapide qui se mesure en heures et ne s’étalant pas sur plus d’un ou deux jours.
Comment les cellules souches réparent-elles les tissus endommagés ? : Différenciation directe et signalisation paracrine
Une fois les cellules souches arrivées sur le site de la lésion, celles-ci débutent leur action régénératrice en agissant via deux mécanismes distincts: elles peuvent sois
subir une différenciation directe pour remplacer certaines cellules lésées ou encore favoriser la régénération cellulaire de manière indirecte
via la signalisation paracrine.
Mais qu’est-ce que la signalisation paracrine ? C’est un phénomène qui consiste pour les cellules souches à libérer différents facteurs agissant comme signaux pour les cellules environnantes, les forçant à changer leur comportement afin d’initier le processus de régénération. Au cours de ce processus, les cellules souches ne contribuent pas au renouvellement des tissus par différenciation directe. L’effet paracrine est initié via la production de cytokines par les tissus endommagés, attirant les cellules souches du donneur sur le site de lésion. Les cytokines sont des protéines régulatrices qui agissent comme médiateurs et qui génèrent une réponse immunitaire attirant les cellules souches du donneur. Les cellules souches du donneur sécrètent alors un cocktail de protéines qui stimulent les propres cellules souches du patient afin de réduire l’inflammation, favoriser la prolifération cellulaire et augmenter la vascularisation dans les zones endommagées. Au travers de l’effet paracrine, la secrétion des facteurs inhibant la mort cellulaire peut aussi être engagé.
Pourquoi la signalisation paracrine est-elle si importante ?
De nombreuses études sur la transplantation de cellules souches allogéniques (provenant de donneurs), établirent que les tissus endommagés chez les patients traités, furent régénérés après une greffe de cellules souches. Cependant, après analyse des tissus nouvellement générés, il fut observé que ceux-ci ne comportaient pas de cellules du donneur. Les scientifiques démontrèrent alors que de manière générale, les cellules souches du donneur libèrent différent facteurs forçant les propres cellules du patient à réparer les tissus endommagés. Il fut aussi démontré que la majorité du processus de régénération est réalisé via la signalisation paracrine, et non pas par différenciation directe.
La signalisation paracrine s’est en fin de compte avérée très bénéfique, et son avantage est maintenant largement apparent car les cellules souches du donneur, malgré leur durée de vie très limitée, ont un effet durable sur la régénération cellulaire, continuant longtemps après l’épuisement total des cellules souches transplantées initialement.
Plusieurs types de cellules souches peuvent invoquer une réponse paracrine, comme par exemple les cellules souches mésenchymateuses issues cordon ombilical ou encore les cellules souches issues de sang de cordon ombilical.
Que peuvent accomplir les cellules souches via différenciation directe et signalisation paracrine ?
- Réparer les tissus endommagés: Les cellules souches ont la capacité d’activer l’état dormant d’autres cellules souches dans le corps humain et ont un effet de réparation sur les tissus et les organes endommagés.
- Sécrétion des facteurs nutritionnels: Les cellules souches peuvent favoriser la prolifération et la différenciation cellulaire dans les tissus endommagés et restaurer les fonctions physiologiques des tissus et organes.
- Réguler la fonction immunitaire : Grâce à la sécrétion de facteurs solubles et au contact direct pour réguler la prolifération des cellules immunitaires et leur activité, les cellules souches sont capables de réduire la réponse inflammatoire.
- Réguler la fonction métabolique : De par leur capacité de différenciation multidirectionnelle, les cellules souches peuvent améliorer l’efficacité du système métabolique et ainsi accélérer le fonctionnement du métabolisme et l’excrétion des déchets pour favoriser l’absorption des nutriments et maintenir une fonction physiologique normale.
