CELLULES SOUCHES I - Différents types des cellules souches Cellules souches embryonnaires (ES) Cellules souches Somatiques (adulte) (CSA) Cellules souches Germinales (GSC) Cellules souches cancéreuses (CSC) II - Définition et caractéristiques Cellule indifférenciée ayant la capacité de se diviser à l identique (auto-renouvèlement) de manière indéfinie et de produire des cellules différenciées (différenciation). Mme Gallet 1
La cellule souche peut être quiescente (être dans un état de repos dans l attente d un signal pour se diviser). Entre la cellule qui commence à se différencier et la cellule différenciée on a des cellules d amplification transitoire (progéniteurs). Plus ça va, plus le nombre de divisions diminue. A. Auto renouvellement Capacité d une cellule à se diviser à l identique et ceci pendant une période indéfinie. Conduit à la formation d un clone cellulaire. La multiplication des cellules souches sans différenciation permet d entretenir un pool de cellules souches primitives. B. Potentiel de différenciation Les cellules souches sont caractérisées par des stades de maturations différentes qui déterminent leur potentiel de différenciation. Ces stades de maturation sont fortement liés au développement. On identifie des cellules : Totipotentes Pluripotentes Multipotentes Unipotentes Mme Gallet 2
C. Cellules souches 1. Cellules totipotentes Cellules pouvant donner toutes les lignées cellulaires y compris les annexes embryonnaires. Ces cellules sont capables de donner naissance à un individu entier. Chez les mammifères, cellules issues des premières divisions de l œuf fécondé, c'est-à-dire du zygote au stade Blastomère (8 cellules au 4 ème jour). 2. Cellules pluripotentes Cellules pouvant donner toutes les lignées cellulaires constituant un individu, mais pas les annexes embryonnaires. Elles sont incapables d engendrer un organisme dans sa totalité. Elles sont capables de se différencier en plus de 200 types cellulaires. Cellules souches embryonnaires (ES) (embryon de 5 à 7 jours) Cellules souches de la lignée germinale (embryon de 5 à 10 semaines) 3. Cellules multipotentes Cellules pouvant donner les différents types de cellules spécialisées d un lignage cellulaire donné. Elles sont présentes dans tout l organisme adulte mas très peu nombreuses. Elles sont présentes dans le sang du cordon ombilical. Exemple : Cas des cellules hématopoïétiques qui vont créer les globules rouges, blancs, lymphocytes et certaines structures vasculaires et cellules mésenchymateuses Cas des cellules capables de créer les neurones que les cellules de soutient nerveuses. Elles sont dites multipotentes car elles donnent différentes lignées cellulaires. Mme Gallet 3
4. Cellules unipotentes Elles ne peuvent former qu une seule sorte de cellules différenciées. Ce sont des cellules différenciées qui conservent la propriété de s auto-renouveler. Elles sont présentes dans les tissus adultes, peu nombreuses. Exemple : Myoblaste (cellules satellites) Hapétocytes Kératinocytes (dans la peau). III - Cellules souches adultes (somatiques) A. Généralités Ce sont des cellules somatiques. Elles produisent les cellules matures des tissus Elles ont un rôle essentiel dans : Renouvellement cellulaire (= réservoir) Réparation des tissus endommagés On a une population hétérogène (spécificité liée au tissu) On a une différenciation dans les types cellulaires de leur tissu de résidence B. Plasticité des cellules souches adultes Les CSA peuvent donner des types cellulaires différents du tissu d origine = phénomène de plasticité. IV - Destin cellulaire A. Facteurs intervenants dans le destin cellulaire 1. Facteurs intrinsèques Il y a des programmes d expression géniques - Télomères - Méthylation de l ADN - Statut de la chromatine - Facteurs de transcription Mme Gallet 4
2. Facteurs extrinsèques Facteurs du microenvironnement (niche) - MEC - Facteurs solubles - Autres cellules souches - Cellules de la niche B. Division cellulaires symétrique et asymétrique Le type de division contrôle le nombre de cellules souches. La division asymétrique est indispensable pour permettre d assurer les 2 fonctions des cellules souches : - Auto-renouvellement du pool - Différenciation C. La niche Ou microenvironnement. C est un site histologique spécifique dans lequel on retrouve les cellules souches. Composants : séparés par des CS par une membrane basale. Les cellules souches hématopoïétiques sont souvent associées aux cellules mésenchymateuses La matrice extra cellulaire intervient aussi. Ainsi que des facteurs solubles (circulation sanguine). La niche interagit fortement avec les cellules souches C est un milieu permettant la survie des CS. Elle permet aussi la régulation du devenir des CS : - Quiescence - Division symétrique (prolifération) - Division asymétrique (différenciation) Mme Gallet 5
Hématopoïèse Les progéniteurs Premier stade du processus de différenciation des cellules souches Morphologiquement identiques aux cellules souches Capacité de renouvellement (cellules souches) mais plus faible Acquisition de nouveaux marqueurs (CD34 ) Mme Gallet 6
Les précurseurs Lymphoblastes, érythroblastes, monoblastes Premières cellules morphologiquement identifiables (frottis médullaires) cellules polymorphes Maturation + multiplication Perte de la capacité de renouvellement Puis maturation : obtention des différentes cellules du sang Réparation des cellules souches du muscle squelettique Cellule satellite : - Cellule souche adulte capable de proliférer et se différencier en cellules musculaires squelettiques - Régénération tissulaire Dystrophie musculaire : mutation de la dystrophine, limitation de la régénération : forte musculaire et/ou remplacement du muscle par du tissu conjonctif/adipeux. V Reprogrammation cellulaire : les ips ips : Induction of pluripotent stem cells Cellules crées par les chercheurs, donc non physiologiques. Production de cellules couches pluripotentes à partir de cellules souches adultes somatiques. On a réexpression forcée du programme d expression génique à partir de quelques facteurs de transcription clés. C est un enjeu majeur car permettrait d éviter le recours aux CS embryonnaires. Cellules MUSE Multi-lineage differentiating stress enduring cell Cellules souches pluripotentes adultesw Localisations : moelle osseuse, tissu adipeux, derme Propriétés : auto renouvellement et capables de produire toutes les cellules d un organisme : cellules endodermiques, ectodermiques et mésodermiques in vitro. Enjeux : médecine régénératrice Mme Gallet 7