Qu’est-ce qu’une cellule souche ?
Une cellule souche est une cellule qui a la capacité de se diviser (s’auto-répliquer) pour des périodes indéfinies – souvent tout au long de la vie de l’organisme. Dans les bonnes conditions, ou en recevant les bons signaux, les cellules souches peuvent donner naissance (se différencier) aux nombreux types cellulaires différents qui composent l’organisme. Autrement dit, les cellules souches ont le potentiel de se développer en cellules matures qui ont des formes caractéristiques et des fonctions spécialisées, comme les cellules cardiaques, les cellules de la peau ou les cellules nerveuses.
Le potentiel de différenciation des cellules souches : Concepts de base et définitions
Plusieurs des termes utilisés pour définir les cellules souches dépendent du comportement des cellules dans l’organisme intact (in vivo), dans des conditions de laboratoire spécifiques (in vitro), ou après transplantation in vivo, souvent dans un tissu différent de celui dont les cellules souches sont issues.
Par exemple, l’œuf fécondé est dit totipotent – du latin totus, qui signifie entier – car il a le potentiel de générer toutes les cellules et tous les tissus qui composent un embryon et qui soutiennent son développement in utero. L’ovule fécondé se divise et se différencie jusqu’à ce qu’il produise un organisme mature. Les mammifères adultes, y compris les humains, sont constitués de plus de 200 types de cellules. Il s’agit notamment des cellules nerveuses (neurones), des cellules musculaires (myocytes), des cellules de la peau (épithéliales), des cellules sanguines (érythrocytes, monocytes, lymphocytes, etc.), des cellules osseuses (ostéocytes) et des cellules du cartilage (chondrocytes). D’autres cellules, essentielles au développement embryonnaire mais qui ne sont pas incorporées au corps de l’embryon, comprennent les tissus extra-embryonnaires, le placenta et le cordon ombilical. Toutes ces cellules sont générées à partir d’une seule cellule totipotente, le zygote, ou œuf fécondé.
La plupart des scientifiques utilisent le terme pluripotent pour décrire les cellules souches qui peuvent donner naissance à des cellules dérivées des trois couches germinales embryonnaires – mésoderme, endoderme et ectoderme. Ces trois couches germinales sont la source embryonnaire de toutes les cellules du corps (voir figure 1.1. Différenciation des tissus humains). Tous les différents types de cellules spécialisées qui composent le corps sont issus de l’une de ces couches germinales (voir tableau 1.1. Couches germinales embryonnaires à partir desquelles se développent les tissus différenciés). “Pluri” – dérivé du latin plures – signifie plusieurs ou beaucoup. Ainsi, les cellules pluripotentes ont le potentiel de donner naissance à n’importe quel type de cellule, une propriété observée dans le cours naturel du développement embryonnaire et dans certaines conditions de laboratoire.
La cellule souche unipotente, terme généralement appliqué à une cellule d’organismes adultes, signifie que les cellules en question sont capables de se différencier selon une seule lignée. “Uni” est dérivé du mot latin unus, qui signifie un. Il se peut également que les cellules souches adultes de nombreux tissus différenciés et non endommagés soient typiquement unipotentes et ne donnent naissance qu’à un seul type de cellule dans des conditions normales. Ce processus permettrait un état stable d’auto-renouvellement du tissu. Cependant, si le tissu est endommagé et que le remplacement de plusieurs types de cellules est nécessaire, les cellules souches pluripotentes peuvent être activées pour réparer les dommages.
La cellule souche embryonnaire est définie par son origine, c’est-à-dire par l’un des premiers stades du développement de l’embryon, appelé blastocyste. Plus précisément, les cellules souches embryonnaires sont dérivées de la masse cellulaire interne du blastocyste à un stade antérieur à son implantation dans la paroi utérine. La cellule souche embryonnaire peut s’auto-répliquer et est pluripotente – elle peut donner naissance à des cellules dérivées des trois couches germinales.
La cellule souche adulte est une cellule indifférenciée (non spécialisée) que l’on trouve dans un tissu différencié (spécialisé) ; elle peut se renouveler et se spécialiser pour donner tous les types de cellules spécialisées du tissu d’où elle provient. Les cellules souches adultes sont capables de s’auto-renouveler pendant toute la durée de vie de l’organisme. Des sources de cellules souches adultes ont été trouvées dans la moelle osseuse, la circulation sanguine, la cornée et la rétine de l’œil, la pulpe dentaire de la dent, le foie, la peau, le tractus gastro-intestinal et le pancréas. Contrairement aux cellules souches embryonnaires, il n’existe pas, à l’heure actuelle, de cellules souches adultes isolées capables de former toutes les cellules du corps. C’est-à-dire qu’il n’y a aucune preuve, à l’heure actuelle, d’une cellule souche adulte qui soit pluripotente.
Figure 1.1. Différenciation des tissus humains.
(© 2001 Terese Winslow, Caitlin Duckwall)
| Couche germinale embryonnaire | Tissus différencié |
|---|---|
| Endoderme | Thyme Thyroïde, glandes parathyroïdes Larynx, trachée, poumon Vessie urinaire, vagin, urètre Organes gastro-intestinaux (GI) (foie, pancréas) Doublure du tractus GI Doublure du tractus respiratoire |
| Mésoderme | Moelle osseuse (sang) Cortex surrénalien Tissu lymphatique Muscle squelettique, lisse et cardiaque Tissus conjonctifs (y compris os, cartilage) Système génital Cœur et vaisseaux sanguins (système vasculaire) |
| Ectoderme | Skin Tissu neural (neuroectoderme) Médullaire surrénalienne Glandes pituitaires Tissus conjonctif de la tête et du visage Yeux, oreilles |
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