Les cellules souches mésenchymateuses : les “autres” cellules souches de moelle osseuse
Les cellules souches mésenchymateuses (CSM) peuvent produire plusieurs types de cellules appartenant aux tissus squelettiques, tels que le cartilage, les os et la graisse. Les scientifiques étudient comment les CSM pourraient être utilisées pour traiter les maladies des os et du cartilage. Des recherches avec les CSM étudient également des thérapies pour d'autre maladies, mais le fondement scientifique de ces applications n’a pas encore été établi ou largement accepté.
Les cellules souches mésenchymateuses (CSM) sont des cellules souches multipotentes que l’on trouve dans la moelle osseuse et qui sont importantes pour produire et réparer les tissus squelettiques tels que le cartilage, les os et les graisses. Il ne faut pas les confondre avec les cellules souches hématopoïétiques (sang) que l’on trouve aussi dans la moelle osseuse et qui composent notre sang.
Les CSM ne représentent qu’une très petite fraction de toutes les cellules de la moelle osseuse, mais les chercheurs ont été capables de les isoler et peuvent ainsi les étudier.
Des études récentes ont suggéré que les CSM sont importantes pour la création d’un environnement de niche ou ‘home’ pour les cellules souches sanguines dans la moelle osseuse.
Des traitements utilisant les CSM sont en cours de développement pour permettre de réparer les os et le cartilage, comme les lésions du ménisque ou celles sur le long terme qui mènent à l’arthrose.
Des rapports d’après lesquels les CSM contribuent à la formation de nouveaux vaisseaux dans un tissu lésé font l’objet d’études plus approfondies. Cela pourrait avoir d’importantes implications pour stabiliser des lésions tissulaires liées à des crises cardiaques ou des maladies.
Les chercheurs étudient aussi la capacité des CSM à réduire l’inflammation, ralentir la progression des maladies autoimmunes et prévenir le rejet de greffe.
La recherche sur les cellules souches est complexe, minutieuse, lente et difficile. Des résultats contradictoires issus de travaux préliminaires (et actuels) sur les CSM nous rappellent qu’il faut du temps pour que la recherche sur les cellules souches soit pertinente.
Il reste encore de nombreuses incertitudes sur la manière dont les CSM peuvent être délivrées à des tissus lésés dans l’organisme.
Souvent, les CSM transplantées sont rapidement éliminées de l’organisme, ce qui limite la possibilité de les utiliser pour des traitements. Les chercheurs travaillent sur les moyens de maintenir les CSM en place et les inciter à former du nouveau cartilage ou du nouvel os.
Les cellules souches mésenchymateuses (CSM) sont un exemple de tissus ou de cellules souches “adultes“. Elles sont “multipotentes“, ce qui signifie qu’elles peuvent produire plus d’un type de cellule spécialisée du corps, mais pas tous les types. Les CSM peuvent fabriquer les différentes cellules spécialisées présentes dans les tissus squelettiques. Par exemple, elles peuvent se différencier – ou se spécialiser – en cellules cartilagineuses (chondrocytes), cellules osseuses (ostéoblastes) et cellules graisseuses (adipocytes). Ces cellules spécialisées ont chacunes leurs propres formes caractéristiques de structures et de fonctions, et chacune appartient à un tissu particulier.
Des recherches préliminaires ont suggéré que les CSM pourraient aussi se différencier en de nombreux types de cellules qui ne font pas partie des tissus squelettiques, comme les cellules nerveuses, les cellules du muscle cardiaque, les cellules hépatiques (du foie) et les cellules endothéliales, qui forment la couche interne des vaisseaux sanguins. Ces résultats non pas été confirmés à ce jour. Dans certains cas, il semble que les CSM peuvent fusionner avec des cellules spécialisées existantes, ce qui conduit à des conclusions erronées quant à la capacité des CSM à produire certains types de cellules. Dans d’autre cas, les résultats étaient un effet artificiel provoqué par les produits chimiques utilisés pour cultiver les cellules en laboratoire.
Les CSM ont été à l’origine trouvées dans la moelle osseuse. Il y a eu depuis beaucoup de déclarations qu’elles existent aussi dans une grande variété d’autres tissus, tels que le sang de cordon ombilical, le tissu adipeux (graisse) et des muscles. Il n’a pas été établi si les cellules prélevées sur ces tissus sont vraiment les mêmes que les CSM de la moelle osseuse, ou similaire.
La moelle osseuse contient de nombreux types de cellules. Parmi eux se trouvent les cellules souches de sang (également appelés cellules souches hématopoïétiques, CSH) et une variété de différents types de cellules appartenant à un groupe appelé “cellules mésenchymateuses“. Environs 0,001 – 0,01% des cellules de la moelle osseuse sont cellules souches mésenchymateuses
Il est assez facile d’obtenir por la recherche un mélange de différents types de cellules mésenchymateuses de la moelle de l’adulte, mais isoler la fraction minuscule des cellules qui sont des CSM est plus compliqué. Certaines des cellules de ce mélange peuvent être en mesure de former de l’os ou les tissus adipeux par exemple, mais n’ont pas encore toutes les propriétés des CSM. Le défi consiste à identifier et à sélectionner les cellules qui peuvent à la fois s'auto-renouveller (produire plus de copies d'elles-mêmes) et se différencier en trois types de cellule – os, cartilage et graisse. Les scientifiques n’ont pas encore atteint un consensus sur la meilleure façon de le faire
A ce jour il n’existe pas de traitements disponibles utilisant des CSM. Cependant, plusieurs possibilités d’utilisation sont actuellement à l’étude
La réparation des os et du cartilage
The ability of MSCs to differentiate into bone cells called osteoblasts has led to their use in early clinical trials investigating the safety of potential bone repair methods. These studies are looking at possible treatments for localized skeletal defects (damage at a particular place in the bone).
La capacité des CSM à se différencier en cellules osseuses appelées ostéoblastes a conduit à leur utilisation dans les premiers essais cliniques portant sur la sécurité dans des potentielles méthodes de réparation osseuse. Ces études portent sur les traitements possibles pour des défauts localisés squelettiques (dommages à un endroit particulier de l’os).
D’autres recherches sont axées sur l’utilisation de CSM à réparer le cartilage. Le cartilage recouvre les extrémités des os et permet à un os de glisser sur un autre au niveau des articulations. Il peut être endommagé par une blessure soudaine comme une chute, ou sur une longue période par une condition comme l’arthrose, une maladie très douloureuse des articulations. Le cartilage ne peut pas bien se réparer après blessure. Le meilleur traitement disponible pour les lésions graves du cartilage est une intervention chirurgicale pour remplacer l’articulation endommagée par une artificielle. Parce que les CSM peuvent se différencier en cellules du cartilage appelé chondrocytes, les scientifiques espèrent que les CSM pourraient être injectés aux patients pour réparer et entretenir le cartilage dans les articulations. Les chercheurs étudient également la possibilité que les CSM transplantées puissent libérer des substances qui envoient un signale aux propres cellules du patient pour réparer les dommages.
De nombreux obstacles demeurent avant que ce type de traitement puisse devenir une réalité. Par exemple, lorsque les CSM sont transplantées, la plupart sont rapidement éliminées du corps. Les chercheurs travaillent sur de nouvelles techniques de transplantation des cellules, telles que le développement des structures tridimensionnelles ou des échafaudages qui imitent les conditions dans la partie du corps où les cellules sont nécessaires. Ces échafaudages tiendront les cellules et les encourageront à se différencier dans le type cellulaire désiré.
Cœur et réparation des vaisseaux sanguins
Certaines études chez la souris suggèrent que les CSM peuvent favoriser la formation de nouveaux vaisseaux sanguins dans un processus appelé néovascularisation. Les CSM ne créent pas directement de nouvelles cellules de vaisseaux sanguins, mais ils peuvent aider la néovascularisation d'un certain nombre de façons. Par exemple, ils peuvent libérer des protéines qui simulent la croissance de cellules appelées précurseurs endothéliaux – les cellules qui se développent pour former la couche interne des vaisseaux sanguins. De telles études sur des animaux ont conduit les chercheurs à espérer que les CSM pourront fournir un moyen de réparer les dommages des vaisseaux sanguins liés à des crises cardiaques ou des maladies telles que l’ischémie critique des membres inférieurs. Un certain nombre d’essais cliniques précoces chez les patients utilisant les CSM sont actuellement en cours, mais ne permettent pas encore de savoir avec certitude si les traitements seront efficaces ou non.
Les maladies inflammatoires et auto-immunes
Plusieurs assertions ont été faites que les CSM sont capables d’éviter la détection par le système immunitaire et peuvent être transplantées d’un patient à l’autre sans risque de rejet immunitaire de l’organisme. Cependant, ces affirmations n’ont pas été confirmées par d’autres études. Il a également été suggéré que les CSM peuvent être en mesure de ralentir la multiplication des cellules immunitaires dans le corps pour réduire l’inflammation et aider à traiter le rejet de greffe ou de maladies auto-immunes. Encore une fois, cela n’a pas encore été prouvé et beaucoup plus de preuves sont nécessaires pour établir si les CSM peuvent vraiment être utilisées pour ce type d’application.
La recherche sur les thérapies utilisant des CSM en est encore à ses balbutiements. Un travail beaucoup plus approfondi est nécessaire avant que ces thérapies puissent être utilisées au quotidien chez les patients. Des questions demeurent sur la façon dont les cellules peuvent être contrôlées, leur comportement lorsqu’elles seront transplantées dans le corps, comment elles pourront être livrées au bon endroit afin qu’elles puissent fonctionner efficacement et ainsi de suite. En étudiant comment ces cellules fonctionnent et interagissent dans le corps, les chercheurs espèrent mettre au point à l’avenir des nouveaux traitements efficaces.
Cette fiche d’information a été créée par Clara Sanz Noguès et Mikey Creane et examinée par Paolo Bianco.
Traduit en français par Aidan Toner.
Image de cellules souches mésenchymateuses humaines (image principale) par Marc Healy, NUI Maynooth. Diagrammes et photographies de cellules souches mésenchymateuses humaines par Clara Sanz Noguès, NUI Galway. Les images immunomarquées de CSM, indifférenciées et différenciées, reproduites de “Mesenchymal stem cells: Clinical applications and biological characterization“, Int J Biochem Cell Biol (2004) 36 (4): 568-584 avec la permission des auteurs et de Elsevier.