Cellules souches

Un gros travail est réalisé sur les cellules souches embryonnaires et les techniques possibles pour les rendre compétentes dans le « métier » de MN. Des chercheurs montpelliérains viennent de mettre en évidence l’existence de cellules souches neurales chez l’homme.
Ceci était connu chez les rongeurs mais pas encore démontré chez l’homme.
Ces cellules indifférenciées, c'est-à-dire sans caractères spécifiques, mises en culture in vitro, comme cela a été montré par A.Privat, Directeur de recherche à l’INSERM, sont capables de donner des neurones, mais aussi du tissu glial, des astrocytes.
La communauté scientifique reconnaît l’intérêt de cette découverte pour compenser la perte cellulaire.
La technique de thérapie génique pourrait s’appliquer à ces cellules neurales.
L’injection de facteurs de croissance permettrait de réactiver ces cellules souches pour leur permettre de donner naissance à des cellules neuronales actives.

Il s’agit là d’un important travail en plein développement.
Nicolas Maragakis de l’université Johns Hopkins à Baltimore a montré que les astrocytes joueraient un rôle dans la progression de la maladie.
Il pense qu’il faut cibler les astrocytes anormaux afin de les remplacer par des « normaux » à transplanter dans une région précise de la moelle épinière, par exemple cervicale, où réside les MN respiratoires .

Il existe 4 grandes catégories de cellules souches :
  • Les cellules dites unipotentes : elles ne sauront reproduire qu’une catégorie de cellules, la peau par exemple, ce qui permet les greffes
  • Les cellules dites multipotentes : présentes chez l’embryon et chez l’adulte, elles sont capables de donner naissance à plusieurs types de cellules
  • Les cellules pluripotentes : ce sont des cellules embryonnaires (au-delà de 8 cellules) ne pouvant produire un organisme complet, mais capables de générer presque tous les tissus de l’organisme
  • Les cellules totipotentes : elles sont issues des premières divisions de l’œuf (2 à 8 cellules). Elles permettent le développement d’un individu complet.

Les cellules pluripotentes sont très intéressantes du fait de leur diversité d’action. Toutefois ce passage par l’embryon pose de gros problèmes éthiques.

Or le Pr Yamanaka et son équipe à Tokyo ont réussi à créer des cellules souches pluripotentes induites (cellules SPi) en implantant 4 gènes ciblés dans de banales cellules de peau.
Cette découverte très importante a été reprise à Harvard au Massachusetts par le Dr Mathias Stadtfeld.
Ces cellules souches obtenues par reprogrammation de cellules de peau sont-elles autant pluripotentes que les cellules embryonnaires ?
Ceci est un point de recherche extrêmement important pour les applications cliniques.
Des gènes capables de métamorphoser des cellules banales de peau en cellules pluripotentes ont été repérés.
On a crée des cellules SPi à partir de la peau d’une patiente atteinte de SLA.
Mais les cellules obtenues étaient porteuses de l’effet SLA.
Les recherches s’orientent pour trouver les moyens d’annuler l’effet SLA.
A l’hôpital de Houston, il a été transféré des cellules souches de moelle épinière à un patient atteint de SLA.
Ces cellules vont s’établir au niveau des régions lésées (Neurology du 14/10/08).
Cela laisse à penser qu’en injectant ces cellules au patient, celles-ci s’exprimeront très exactement là où le patient en a besoin !

Il faut mesurer à sa juste valeur une telle avancée qui permettrait d’éviter le recours à l’embryon et de disposer de cellules totalement compatibles puisque provenant de l’individu à traiter. C’EST L’AUBE D’UNE THERAPIE REGENERATIVE.

On voit l’intérêt et l’importance de telles recherches qui font progresser considérablement le niveau de connaissance.
On conçoit également la difficulté de transposer à l’homme ce qui n’est encore qu’une pratique sur l’animal.

« Cell Stem Cell » (revue scientifique )publie le 04/12/08 des résultats selon lesquels des MN fonctionnels ont pu être obtenus à partir de cellules souches pluripotentes. Deux équipes différentes ont réalisé ce même travail . Les MN ainsi produits ont été placés en culture avec des astrocytes humains.
Ceci a conduit à l’observation capitale selon laquelle les MN en contact avec des astrocytes SOD muté dégénèrent suite à une réponse inflammatoire et un stress oxydatif.
L’utilisation de ces techniques permettront de disposer de modèles animaux plus fiables .
L’utilisation envisageable de ces cellules comme cellules de « remplacement » implique d’abord de savoir se protéger des cellules de soutien « toxiques »

Le chemin sera long.
Il est prometteur.
Les recherches sont en pleine expansion.

Cellules souches : où en est-on ?
La SLA - maladie neurodégénérative - touche, on le sait, les Motoneurones (MN). Il existe d'autres maladies du MN.

Ce qui rassemble certaines de ces maladies, c'est l'atteinte des MN qui innervent des muscles responsables du mouvement.
Ce qui les singularise c'est le niveau anatomique d'atteinte, avec des conséquences pathologiques distinctes.

Pour la SLA il s'agit des MN situés dans les cordons latéraux de la moelle épinière et certains MN du cerveau tandis que d'autres MN - dans cette zone - seront épargnés par exemple ceux responsables du mouvement des yeux. (revue Brain 2010 133)
Cette distinction entre ces différents MN peut orienter vers une cause musculaire dans le déclenchement de la maladie, laquelle, on le sait, touche plus volontiers les grands sportifs. On sait que les cellules des muscles, si sensibles aux hormones androgènes, (hormones masculines) faisant le fond de commerce des techniques de dopage, sont altérées dans la SLA.(Jordan CL, Lieberman 2008)

Comment interpréter cette sélection des MN touchés avec cette
quasi- similitude de la pathologie dans la forme familiale et sporadique (forme touchant au hasard sans le moindre lien familial objectivable) ?
Les connaissances en génétique chez des patients atteints de SLA familiale ont beaucoup progressé au point de dénombrer à ce jour 15 gènes impliqués (Bohl 2010), mais après ?

Chez les patients atteints d'une forme sporadique la connaissance des mécanismes accusés dans le développement de la maladie tels :

  • Le transport axonal, avec la SOD1 entre autres,
  • Le stress oxydatif avec la SOD1,
  • Les facteurs responsables des échanges via les vaisseaux sanguins (VEGF- voir sla-pratique, maladie recherche, pour en savoir plus)
  • La modification de la fonction de RNA avec FUS-TDP 43, SMN, (voir sla-pratique, maladie recherche, pour en savoir plus)
  • Tous ces aspects sont plus difficiles à appréhender, d'autant qu'il ne faut pas oublier l'environnement des MN par le tissu glial et les astrocytes,
  • ces drôles de cellules capables de prélever dans les vaisseaux sanguins la nourriture du MN. Cette position-clé les rend ainsi directement suspectes dans une possible responsabilité dans la maladie.

Depuis quelques années l'idée d'employer des cellules souches pour remplacer les motoneurones (MN) déficients dans la SLA préoccupe beaucoup - à juste titre - les scientifiques.
Ce phénomène de remplacement de cellules en voie de dégénérescence existe, à l'état normal, dans l'organisme.
Les globules rouges par exemple - seules cellules sans noyau, véritable sacs dédiés au transport de l'hémoglobine - à durée de vie très courte de 21 jours - sont vite remplacés par l'œuvre de cellules souches situées dans la moelle osseuse et ne sachant faire malheureusement que des cellules du sang !
En se reportant à l'embryologie on sait parfaitement que la réunion d'un ovocyte et d'un spermatozoïde va conduire à un embryon qui, en se divisant, va savoir créer du tissu osseux, du tissu rénal, de la peau ....des nerfs et du cerveau etc. ...
Le fabuleux potentiel de ces cellules embryonnaires mérite d'être exploité. Plusieurs difficultés à cela :

  • L'aspect éthique et l'aspect religieux posent problème pour ce type de manipulation.
  • On sait aussi désormais que les MN provenant de cellules embryonnaires développent une sensibilité particulière à l'égard du tissu glial comme relaté par DI Giorgio Marchetto en 2008.

Cette découverte est importante pour la compréhension des dysfonctionnements dans la SLA dont la suspicion du rôle des astrocytes et du tissu glial est maintenant bien installée. (travaux de Boillée et al 2006)
En dehors des cellules embryonnaires il existe dans l'organisme adulte des cellules souches dans la plupart des tissus capables de se transformer en cellules spécialisées. Or leur emploi en thérapeutique est impossible du fait de leur potentiel tracé de multiplication (les cellules de rein feront du rein etc.. et tout prélèvement intracérébral est assurément inenvisageable !)
Des essais chez l'animal ont montré qu'il existe des cellules souches neurales pouvant se transformer en neurones et en tissu glial, mais leur nombre ne permettrait pas de compenser la perte en MN, si toutefois cette pratique était possible, ce qui n'est évidemment pas le cas.
Pour se résumer quelles qualités doivent avoir les cellules souches pour envisager un acte thérapeutique de remplacement ?

1. ) elles doivent être facilement prélevées chez le patient sans dommages. Ainsi tout aspect de rejet est il évité,

2. ) cette pratique contourne les problèmes éthiques,

3. ) elles doivent être vierges de tout souvenir pathologique, par exemple ne pas être porteuse de l'incidence cancer, toute autre maladie, SLA par exemple,

4. ) elles doivent pouvoir se transformer spécifiquement en MN avec l'aide de facteurs de croissance spécifiques.

5. ) la manipulation de ces cellules pour les guider dans leur fonction spécifique de MN actifs fait appel à l'usage de virus dont il convient de s'assurer qu'ils ne sont pas capables de détourner le MN de sa fonction prévue et d'induire la formation de tumeur.

On touche du doigt l'ampleur de la tâche !

Les travaux déjà relatés de Takahashi et Yamanaka en 2006 avaient montré que des cellules de peau à un stade précis de développement pouvaient se transformer en cellules neurales .On appelle ces cellules les cellules iPS c'est-à-dire « Induced Pluripotente Stem Cells »
En 2009 ces cellules iPS issues de cellules de peau d'un patient SLA forme familiale, ont été transformées en MN (travaux de Dimos et al) Malheureusement ces cellules avaient conservé le souvenir pathologique de SLA !
Pour contourner cet aspect consistant à « gommer » toute empreinte pathologique, - des cellules de peau identiques génétiquement à celles du patient à traiter pourraient servir de cellules de remplacement sans s'exposer au risque de rejet immunitaire. Des essais chez l'animal sont en cours avec d'intéressantes perspectives.

Il faut s'imprégner de l'importance de cette découverte des cellules iPS. En effet, en dehors de l'objectif espéré de remplacement des MN malades, ces cellules sont un phénoménal outil pour comprendre les mécanismes de la maladie et envisager, par voie de conséquence, des traitements adaptés.
La comparaison de différentes cellules iPS reprogrammées en MN, issues de patients SLA- Sporadique, et de volontaires sains, pourrait révéler des différences instructives, tenant également compte de l'environnement des MN.
Ces observations, en effet, conduiraient à une meilleure connaissance des profils génétiques de ces MN préservés et de ceux atteints, et orienteraient vers des pistes de recherche jusqu'alors inexplorées probablement à l'origine de nouveaux médicaments. (travaux de D. Bohl institut Pasteur, G.Haase CNRS Marseille, R.Pochet Bruxelles)

Questions : dans une optique de « remplacement » faudra t il focaliser les travaux sur MN ou astrocytes et microglie ?

La recherche dispose désormais de nouveaux outils prometteurs ouvrant des espérances de traitement jusqu'alors inespérées.
Les équipes avec des potentialités diverses travaillant sur ces sujets sont nombreuses et des résultats devraient voir le jour dans un avenir avancé.