Stem cell

Les cellules souches sont les cellules les plus précoces d'une lignée développementale, présentes à la fois dans les embryons et les adultes, bien que leurs caractéristiques diffèrent légèrement selon leur origine. Contrairement aux cellules progénitrices, qui ont une capacité de division limitée, ou aux cellules précurseurs et aux cellules blastiques, qui sont généralement destinées à devenir un seul type cellulaire, les cellules souches peuvent s'auto-renouveler indéfiniment tout en restant non spécialisées. Elles ont également la capacité de se transformer en divers types de cellules spécialisées.

Chez les mammifères, la masse cellulaire interne d'un blastocyste — le stade du développement embryonnaire survenant environ entre les jours 5 et 14 — contient environ 50 à 150 cellules dotées de capacités de cellules souches. À l'intérieur du corps, ces cellules finissent par donner naissance à tous les types cellulaires de l'organisme, une propriété appelée pluripotence, commençant par la différenciation en trois feuillets germinaux (ectoderme, mésoderme et endoderme) pendant la gastrulation. Lorsqu'elles sont prélevées et cultivées en laboratoire, ces cellules peuvent être maintenues dans leur état de cellules souches et sont appelées cellules souches embryonnaires (CSE).

Les cellules souches adultes résident dans des emplacements spécifiques du corps, appelés niches, comme la moelle osseuse ou les gonades. Leur rôle est de reconstituer les cellules qui sont perdues rapidement, et elles sont multipotentes ou unipotentes — ce qui signifie qu'elles ne peuvent produire que quelques types cellulaires ou un seul. Des exemples chez les mammifères incluent les cellules souches hématopoïétiques (qui génèrent les cellules sanguines et immunitaires), les cellules basales (qui maintiennent l'épithélium cutané) et les cellules souches mésenchymateuses (qui maintiennent les os, le cartilage, les muscles et la graisse). Les cellules souches adultes sont rares, largement surpassées en nombre par les cellules progénitrices et les cellules entièrement différenciées qu'elles produisent.

La recherche sur les cellules souches est née des travaux des biologistes canadiens Ernest McCulloch, James Till et Andrew J. Becker à l'Université de Toronto et à l'Institut du cancer de l'Ontario dans les années 1960. En 2016, la seule thérapie par cellules souches établie est la transplantation de cellules souches hématopoïétiques, réalisée pour la première fois en 1958 par l'oncologue français Georges Mathé. Depuis 1998, il est possible de cultiver et de différencier des cellules souches embryonnaires humaines en lignées de laboratoire.

L'isolement de ces cellules a été controversé car il détruit généralement l'embryon, entraînant des restrictions dans certains pays européens et au Canada, tandis que d'autres comme le Royaume-Uni et la Chine ont promu la recherche. Le transfert nucléaire de cellules somatiques, une méthode de clonage, peut créer un embryon cloné pour en prélever les cellules souches embryonnaires. En 2006, une équipe japonaise dirigée par Shinya Yamanaka a découvert un moyen de reconvertir des cellules corporelles matures en un état de cellule souche, créant ainsi des cellules souches pluripotentes induites (CSPi).

Le terme « cellule souche » a été inventé par Theodor Boveri et Valentin Haecker à la fin du 19e siècle. Les premiers travaux théoriques sur les cellules souches sanguines ont été réalisés par Artur Pappenheim, Alexander A. Maximow et Franz Ernst Christian Neumann au début du 20e siècle. Les propriétés clés des cellules souches ont été définies pour la première fois par McCulloch et Till au début des années 1960 grâce à des expériences consistant à injecter des cellules de moelle osseuse à des souris irradiées.

Ils ont observé des bosses dans la rate proportionnelles au nombre de cellules injectées, émettant l'hypothèse que chaque bosse était un clone issu d'une seule cellule de moelle. Des travaux ultérieurs avec Andrew John Becker et Louis Siminovitch ont confirmé cela, et Siminovitch a dirigé des études montrant que ces cellules formant des colonies pouvaient s'auto-renouveler. La première thérapie par cellules souches a été une greffe de moelle osseuse réalisée par Georges Mathé en 1956 sur cinq travailleurs exposés aux radiations lors d'un accident de criticité en Yougoslavie ; tous ont survécu.

En 1981, Martin Evans et Matthew Kaufman ont isolé et cultivé pour la première fois des cellules souches embryonnaires de souris à partir de blastocystes. En 1991, Ann Tsukamoto a breveté un procédé pour isoler des cellules souches humaines. En 1998, James Thomson a isolé des cellules souches embryonnaires humaines. En 2006, l'équipe de Shinya Yamanaka a converti des fibroblastes en cellules souches pluripotentes en modifiant l'expression de seulement quatre gènes, créant ainsi des cellules iPS.

En 2011, une femelle loup à crinière heurtée par un camion a subi un traitement par cellules souches au Zoo de Brasília, la première utilisation enregistrée de cellules souches pour soigner des blessures chez un animal sauvage.

La définition classique d'une cellule souche nécessite deux propriétés : l'auto-renouvellement — la capacité de subir de nombreux cycles de croissance et de division tout en restant indifférenciée — et la puissance, la capacité de se différencier en types de cellules spécialisées. Au sens le plus strict, cela exige que les cellules souches soient totipotentes ou pluripotentes.