B : cellules nerveuses
En biologie cellulaire, pluripotence (Lat. pluripotentia, » capacité à plusieurs « ) désigne une cellule souche qui a le potentiel de se différencier dans l’une des trois couches germinales : endoderme (paroi intérieure de l’estomac, tractus gastro-intestinal, les poumons), mésoderme (muscles, os, sang, urogénital) ou ectoderme (tissus épidermiques et système nerveux), mais pas dans des tissus extra-embryonnaires comme le placenta. Cependant, la pluripotence cellulaire est un continuum, allant de la cellule complètement pluripotente qui peut former toutes les cellules de l’embryon proprement dit, par exemple les cellules souches embryonnaires et les iPSC (voir ci-dessous), à la cellule incomplètement ou partiellement pluripotente qui peut former des cellules des trois couches germinales mais qui peut ne pas présenter toutes les caractéristiques des cellules complètement pluripotentes.
Pluripotence induiteEdit
Les cellules souches pluripotentes induites, communément abrégées en cellules iPS ou iPSC, sont un type de cellules souches pluripotentes dérivées artificiellement d’une cellule non pluripotente, typiquement une cellule somatique adulte, en induisant une expression » forcée » de certains gènes et facteurs de transcription. Ces facteurs de transcription jouent un rôle clé dans la détermination de l’état de ces cellules et mettent également en évidence le fait que ces cellules somatiques conservent les mêmes informations génétiques que les cellules embryonnaires précoces. La capacité d’induire des cellules dans un état pluripotent a été initialement mise au point en 2006 à l’aide de fibroblastes de souris et de quatre facteurs de transcription, Oct4, Sox2, Klf4 et c-Myc ; cette technique, appelée reprogrammation, a ensuite valu à Shinya Yamanaka et John Gurdon le prix Nobel de physiologie ou de médecine. Cette technique a été suivie en 2007 par l’induction réussie d’iPSC humaines dérivées de fibroblastes dermiques humains à l’aide de méthodes similaires à celles utilisées pour l’induction de cellules de souris. Ces cellules induites présentent des caractéristiques similaires à celles des cellules souches embryonnaires (CSE), mais ne nécessitent pas l’utilisation d’embryons. Certaines des similitudes entre les CSE et les iPSC incluent la pluripotence, la morphologie, la capacité d’auto-renouvellement, un trait qui implique qu’elles peuvent se diviser et se répliquer indéfiniment, et l’expression génétique.
On pense également que des facteurs épigénétiques sont impliqués dans la reprogrammation réelle des cellules somatiques afin d’induire la pluripotence. Il a été théorisé que certains facteurs épigénétiques pourraient en fait travailler pour effacer les marques épigénétiques somatiques originales afin d’acquérir les nouvelles marques épigénétiques qui font partie de l’atteinte d’un état pluripotent. La chromatine est également réorganisée dans les iPSC et devient semblable à celle que l’on trouve dans les CSE en ce sens qu’elle est moins condensée et donc plus accessible. Les modifications de l’euchromatine sont également courantes, ce qui correspond également à l’état de l’euchromatine trouvé dans les CSE.
En raison de leur grande similitude avec les CSE, les iPSC ont suscité un grand intérêt dans la communauté médicale et de recherche. Les iPSC pourraient potentiellement avoir les mêmes implications et applications thérapeutiques que les CSE, mais sans l’utilisation controversée d’embryons dans le processus, un sujet de grand débat bioéthique. En fait, la pluripotence induite de cellules somatiques en cellules iPS indifférenciées a été initialement saluée comme la fin de l’utilisation controversée des cellules souches embryonnaires. Cependant, les iPSC se sont révélées potentiellement tumorigènes et, malgré les progrès réalisés, elles n’ont jamais été autorisées pour la recherche clinique aux États-Unis. Des revers tels que de faibles taux de réplication et une sénescence précoce ont également été rencontrés lors de la fabrication des iPSC, entravant leur utilisation en tant que remplacement des CSE.
En outre, il a été déterminé que l’expression somatique de facteurs de transcription combinés peut directement induire d’autres destins de cellules somatiques définis (transdifférenciation) ; les chercheurs ont identifié trois facteurs de transcription spécifiques du lignage neural qui pouvaient directement convertir des fibroblastes de souris (cellules de la peau) en neurones entièrement fonctionnels. Ce résultat remet en question la nature terminale de la différenciation cellulaire et l’intégrité de l’engagement de lignage ; et implique qu’avec les outils appropriés, toutes les cellules sont totipotentes et peuvent former toutes sortes de tissus.
Certaines des utilisations médicales et thérapeutiques possibles des iPSC dérivées de patients incluent leur utilisation dans les transplantations de cellules et de tissus sans le risque de rejet qui est couramment rencontré. Les iPSC peuvent potentiellement remplacer les modèles animaux inadaptés ainsi que les modèles in vitro utilisés pour la recherche sur les maladies.
États de pluripotence naïfs vs primésEdit
Les découvertes récentes concernant les épiblastes avant et après l’implantation ont donné lieu à des propositions de classification de la pluripotence en deux phases distinctes : « naïve » et « amorcée ». Les cellules souches de base couramment utilisées dans la science, appelées cellules souches embryonnaires (CSE), sont dérivées d’un épiblaste de préimplantation ; cet épiblaste est capable de générer l’ensemble du fœtus, et une cellule d’épiblaste est capable de contribuer à toutes les lignées cellulaires si elle est injectée dans un autre blastocyste. D’autre part, plusieurs différences marquées peuvent être observées entre les épiblastes pré-implantation et post-implantation, telles que leur différence de morphologie, dans laquelle l’épiblaste après implantation change sa morphologie en une forme de coupe appelée « cylindre d’œuf », ainsi que l’altération chromosomique dans laquelle l’un des chromosomes X subit une inactivation aléatoire dans le stade précoce du cylindre d’œuf, connue sous le nom d’inactivation X. Au cours de ce développement, les cellules de l’épiblaste du cylindre d’œuf sont systématiquement ciblées par les facteurs de croissance des fibroblastes, la signalisation Wnt et d’autres facteurs inductifs via le sac vitellin environnant et le tissu trophoblastique, de sorte qu’elles deviennent spécifiques de manière instructive en fonction de l’organisation spatiale.
Une autre différence majeure qui a été observée, en ce qui concerne la puissance cellulaire, est que les cellules souches de l’épiblaste post-implantation sont incapables de contribuer aux chimères blastocystes, ce qui les distingue des autres cellules souches pluripotentes connues. Les lignées cellulaires dérivées de ces épiblastes post-implantation sont appelées cellules souches dérivées d’épiblastes, qui ont été dérivées pour la première fois en laboratoire en 2007 ; malgré leur nomenclature, que les CSE et les EpiSCs sont toutes deux dérivées d’épiblastes, juste à des phases différentes du développement, et que la pluripotence est encore intacte dans l’épiblaste post-implantation, comme le démontre l’expression conservée de Nanog, Fut4 et Oct-4 dans les EpiSCs, jusqu’à la somitogenèse et peut être inversée à mi-chemin par l’expression induite d’Oct-4.