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Les cellules souches reprogrammées se souviennent de leur passé
Alors que les cellules souches reprogrammées – celles dérivées de cellules adultes entièrement différenciées – peuvent être transformées en n'importe quel type de tissu, les scientifiques ont maintenant découvert qu'elles préservent la mémoire de leur origine. Cette mémoire semble influencer le développement des cellules ; les cellules souches reprogrammées sont plus facilement reconverties dans leur identité d'origine, selon une étude publiée en ligne aujourd'hui dans La nature . Les résultats pourraient affecter la recherche sur les deux principales utilisations des cellules souches reprogrammées ; les efforts croissants pour étudier la maladie dans les cellules dérivées de patients atteints de ces maladies et le développement de thérapies cellulaires de remplacement.
Faire de l'os : Les cellules souches dérivées de la peau sont plus aptes à former des cellules osseuses (à droite) que les cellules souches dérivées du sang (à gauche), car la peau est plus étroitement liée à l'os. Les colonies de cellules osseuses sont indiquées en rouge.
Il y a quelques années, les chercheurs ont développé un moyen de reprogrammer des cellules adultes en cellules souches en utilisant une simple combinaison de facteurs génétiques ou chimiques, aucun embryon requis. Comme les cellules souches embryonnaires, ces cellules souches pluripotentes induites (iPS) peuvent à la fois se reproduire et se différencier en à peu près n'importe quel type de tissu dans le corps. La technologie s'est rapidement répandue dans le monde entier, offrant un moyen d'étudier les cellules souches et leurs avantages thérapeutiques potentiels sans les obstacles techniques et éthiques liés à l'utilisation de cellules dérivées d'embryons. Mais trois ans plus tard, les complications continuent de surgir.
Alors que les cellules iPS ont réussi tous les tests traditionnels de ce qu'on appelle la pluripotence - la capacité de se différencier en n'importe quel type de tissu - et semblent génétiquement identiques aux cellules souches embryonnaires, elles ont des limites. Georges Daley et ses collègues ont découvert, en étudiant les cellules souches de souris, que les cellules dérivées du sang sont mieux capables de se différencier en cellules sanguines qu'en os ; ceux dérivés des os produisent des cellules sanguines pauvres et des neurones encore plus pauvres.
L'équipe de Daley a également comparé les cellules iPS de souris à celles qui avaient subi un transfert nucléaire, la technique utilisée pour cloner le mouton Dolly. Les deux méthodes déclenchent des mécanismes différents pour ramener une cellule à l'état de cellule souche, et les méthodes chimiques de reprogrammation des cellules iPS semblent être moins approfondies. Les cellules iPS maintiennent des modifications chimiques sur leur ADN indiquant leur identité précédente, tandis que le transfert nucléaire efface l'ardoise. (Il n'a pas été possible de faire des expériences similaires avec des cellules humaines, car personne n'a encore cloné de cellules humaines.)
Les résultats créent un problème pour l'utilisation des cellules iPS pour la recherche fondamentale sur les maladies. De nombreux scientifiques ont collecté des échantillons de peau de patients atteints de diverses maladies, les ont reprogrammés en cellules iPS, puis les ont incités à se différencier en tissus affectés par la maladie. Cela leur permet d'examiner comment la maladie se déroule au niveau moléculaire. Mais si la maladie est neurologique, comme la maladie de Parkinson, ou tout ce qui n'est pas lié au tissu cutané, la variation due au tissu d'origine pourrait masquer les effets de la maladie.
En termes de développement de thérapies cellulaires de remplacement à partir de cellules iPS, la découverte peut être une aubaine. C'est une épée à double tranchant, dit Daley. Il a été très difficile de créer et de diriger la différenciation des cellules iPS dans des tissus spécifiques. Commencer par le tissu d'intérêt peut rendre cela plus facile, dit-il. Pour faire pousser de nouvelles cellules osseuses, par exemple, les scientifiques feraient mieux de prélever une biopsie osseuse du patient comme matériau de départ, plutôt que de commencer par des cellules sanguines ou cutanées.
Une deuxième étude publiée en ligne aujourd'hui dans Biotechnologie naturelle montre que ces mémoires cellulaires s'estompent après que les cellules aient été cultivées pendant des générations successives. Lorsque les cellules subissent des centaines de milliers de divisions cellulaires, cette mémoire semble disparaître, explique le biologiste des cellules souches de Harvard Konrad Hochedlinger , qui a dirigé la deuxième étude. Les cellules deviennent indiscernables les unes des autres et les différences que nous observons au début semblent disparaître. Mais parce que la culture extensive peut également introduire des mutations génétiques dans les cellules, cela peut ne pas être une solution viable pour effacer la mémoire cellulaire.
Collectivement, les études montrent clairement que les chercheurs ont encore beaucoup à comprendre sur les cellules iPS. Si pour aucune autre raison, nous devrions toujours étudier le transfert nucléaire afin d'étudier comment la nature fait sa propre programmation, dit Evan Snyder , qui dirige le programme de cellules souches et de biologie régénérative au Sanford-Burnham Medical Research Institute de La Jolla, en Californie. Snyder n'a pas été impliqué dans la recherche. Le transfert nucléaire est un processus délicat, jamais réalisé avec succès dans des cellules humaines et n'est pas un candidat probable pour une utilisation thérapeutique. Mais même en tant qu'outil de recherche, il a largement disparu et peu de laboratoires continuent de l'étudier maintenant qu'ils peuvent créer leurs propres cellules iPS.