Cellules souches sanguines: les pionnières de la recherche sur les cellules souches
Les cellules souches sanguines sont les premières cellules souches à avoir été identifiées. Leur découverte dans les années 1960 a marqué le début de la recherche sur les cellules souches. Aujourd'hui, les chercheurs continuent à en apprendre plus grâce aux cellules souches sanguines et cherchent de nouveaux moyens pour les utiliser en clinique.
Découvertes dans les années 60, les cellules souches sanguines (cellules souches hématopoïétiques) furent les premières cellules souches jamais découvertes.
Elles se trouvent principalement dans la moelle osseuse et produisent toutes les cellules trouvées dans le sang, y compris les cellules essentielles à la réponse immunitaire.
Les greffes de cellules souches sanguines sont à présent largement utilisées pour traiter des maladies telles que la leucémie, l’anémie ou les maladies autoimmunes.
Cependant, ces greffes présentent encore des risques importants. Les patients sont très sensibles aux infections pendant plusieurs semaines suivant le traitement et des complications comme la maladie du greffon contre l’hôte peuvent être fatales.
Pour améliorer les traitements, les scientifiques étudient l’origine des cellules souches sanguines dans les embryons et les signaux qui les contrôlent chez l’adulte.
Des études portent sur les causes de dysfonctionnement des cellules souches sanguines qui génèrent des maladies comme la leucémie et l’anémie.
Les chercheurs développent en laboratoire des moyens de fabriquer du sang pour les transfusions plutôt que de devoir collecter du sang de donneurs et le soumettre à des tests de dépistage de maladies.
L’utilisation de cellules souches pluripotentes induites pour produire des cellules souches sanguines est actuellement explorée afin de ne pas avoir à rechercher des donneurs compatibles avec les patients et d’éviter les risques de rejet.
Les deux principaux défis des greffes de cellules souches sanguines sont les risques d’infection et l’incompatibilité cellulaire patient-donneur. De nombreuses recherches leur sont consacrées.
Les études pour mieux comprendre les signaux qui produisent les cellules souches sanguines et contrôlent leur comportement sont un processus lent et laborieux.
Fabriquer du sang ou des cellules souches sanguines en laboratoire à partir de cellules souches pluripotentes exige que les chercheurs puissent contrôler étroitement le comportement des cellules souches pour produire des cellules de qualité et d’homogénéité constantes. C’est d’autant plus un défi à relever lorsqu’il s’agit de passer à des procédures de production de cellules à grande échelle.
Les cellules souches sanguines sont aussi appelées cellules souches hématopoïétiques. Comme d'autres types de cellules souches, elles peuvent se régénérer, ou faire des copies d’elles-mêmes. Elles produisent également les différents types de cellules spécialisées présentes dans le sang : les globules rouges ainsi que les nombreux types de globules blancs nécessaires pour le fonctionnement du système immunitaire du corps.
Les cellules sanguines spécialisées ne vivent pas très longtemps, donc le corps a besoin de les remplacer en permanence, une tâche qui est accomplie grâce aux cellules souches sanguines. Elles se trouvent dans la moelle osseuse des longs os comme le fémur (os de la cuisse), dans les hanches, le pelvis, les vertèbres (colonne vertébrale) ou la cage thoracique. Elles peuvent également être obtenues à partir de sang du cordon ombilical ou du placenta après l’accouchement.
Les cellules souches sanguines doivent créer exactement le bon nombre de chaque type de cellule sanguine pour garder le corps sain, un processus soigneusement contrôlé. Quand ce processus ne marche plus correctement, une maladie du sang telle que la leucémie ou l'anémie peux se développer.
Les cellules souches sanguines sont de nos jours largement utilisées pour traiter ces maladies. Une enquête menée en 2008 a montré que plus de 26000 patients sont traités avec des cellules souches sanguines chaque année en Europe. Ces cellules souches sanguines proviennent de trois sources différentes – de la moelle osseuse, du sang d'un adulte ou de sang d’un cordon ombilical.
- La greffe de moelle osseuse est en fait une greffe de cellules souches sanguines. Ces greffes peuvent être utilisées pour traiter des patients atteints de maladies du sang telles que leucémies, lymphomes ou myélomes multiples. Après de fortes doses de chimiothérapie ou la radiothérapie, les cellules souches sanguines du patient sont détruites. Un échantillon de moelle osseuse contenant des cellules souches sanguines saines est prélevé à partir d’un donneur et transplanté dans un patient. Les cellules souches sanguines du donneur peuvent alors prendre en charge la tâche de fabriquer les cellules sanguines dans le corps du patient.
- Les cellules souches sanguines peuvent également être obtenues à partir du sang. Certaines protéines sont utilisées pour stimuler le passage de cellules souches de la moelle osseuse dans le sang pour permettre l’isolation de suffisamment de cellules souches pour la greffe. Ces cellules souches sont le plus couramment utilisées pour traiter les cancers telles que leucémies et lymphomes.
- Les cellules souches sanguines peuvent être isolées à partir du sang du cordon ombilical après l’accouchement. Les cellules peuvent ensuite être utilisées pour traiter les enfants ayant certains types de maladies du sang telles que leucémies, déficiences immunitaires congénitales, anémies ou la drépanocytose. Les chercheurs veulent augmenter le nombre de cellules souches pouvant être obtenues à partir du sang du cordon ombilical, de sorte qu'elles puissent également être utilisées couramment pour traiter l’adulte.
Les chercheurs sont en train d’apprendre comment les cellules souches sanguines se développent dans l'embryon, comment elles sont contrôlées dans le corps d'adulte et les causes de certaines maladies du sang. Mais ils utilisent également le savoir actuel sur les cellules souches sanguines pour rechercher de nouvelles façons de traiter les patients. Une greffe de moelle osseuse n'est possible que si un donneur compatible est disponible. Le patient et le donneur doivent être très compatibles pour éviter le rejet immunitaire de la greffe. Même si un donneur compatible peut être trouvé, il y a toujours un risque de rejet. Le sang du cordon ombilical n'a pas besoin d'être aussi compatible pour le patient, mais il n'y a pas suffisamment de cellules souches dans le cordon ombilical pour traiter un adulte. Nous avons donc besoin de trouver des alternatives.
Les chercheurs essayent de produire de grands nombres de cellules souches sanguines en laboratoire. Ils sont également en train de développer des méthodes pour cultiver des cellules sanguines spécialisées à partir de cellules souches sanguines, par exemple pour produire des globules rouges pour des transfusions sanguines.
Les globules rouges à partir de cellules souches pluripotentes
Les globules rouges transportent l'oxygène dans le corps. Les patients qui perdent beaucoup de sang nécessitent une transfusion sanguine immédiate. Il n'y a pas assez de donneurs de sang pour répondre aux besoins des patients, donc les chercheurs sont à la recherche d'une alternative. Puisque les cellules souches pluripotentes ont la capacité de créer n'importe quel type de cellule du corps, elles pourraient fournir une réserve illimitée de globules rouges. Il est possible de créer un petit nombre de globules rouges à partir de cellules souches pluripotentes en laboratoire. Maintenant, le vrai défi est de développer des techniques pour produire le grand nombre de globules rouges qui est nécessaire pour une transfusion.
La culture de cellules souches sanguines en laboratoire
Les globules rouges, comme les autres cellules sanguines développées, ont une vie courte et sont spécialisés pour une tâche particulière. Pour guérir une maladie dans le long terme, les médecins ont besoin de transplanter quelque chose qui peut produire de nouvelles cellules sanguines pendant le reste de la vie du patient : des cellules souches sanguines. Les chercheurs veulent trouver une source illimitée de cellules souches sanguines. Une possibilité pourrait être de prendre des cellules souches à partir de la moelle osseuse, puis de les cultiver et les multiplier en laboratoire. Les chercheurs tentent également de créer des cellules souches sanguines à partir de cellules souches embryonnaires ou cellules souches pluripotentes induites (iPS). Les cellules iPS pourraient être fabriquées à partir de la peau du patient et ensuite utilisées pour produire des cellules souches sanguines. Ceci permettrait d’éviter le problème du rejet immunitaire.
Cette fiche a été créée par Christèle Gonneau.
Revue en 2014 par Lesley Forrester et Cristina Pina.
Révisée en 2018 par Lesley Forrester.
Image principale de cellules sanguines par Anne Weston/Wellcome Images. Photo de cellules souches sanguines reproduite avec la permission de Taoudi et al. (2005) "Progressive divergence of definitive haematopoietic stem cells from the endothelial compartment does not depend on contact with the foetal liver", Development 132: 4179- 4191. Toutes les autres images par Joanne Mountford à l'Université de Glasgow.