Les cellules souches embryonnaires (ES) humaines

Ces dernières décennies ont vu les recherches sur les cellules souches embryonnaires (ES) humaines se développer considérablement. En effet, ces cellules ne cessent de susciter l’intérêt des chercheurs, notamment pour leur immense potentiel thérapeutique. L’Inserm et les chercheurs français ne font pas exception à la règle et tentent de se faire une place dans ce domaine.

• Présentation
• Entretien avec… Marc Peschanski, directeur scientifique de l’I−Stem (unité Inserm 861) au Genopole® d’Evry
• De la particularité des cellules souches : autorenouvellement et différenciation
• Modéliser les maladies les plus rares en créant des lignées de cellules souches
• Rôle potentiel des cellules souches dans la régénération d’organe
• Criblage génomique et pharmacologique : deux techniques exploitant les cellules souches
• Prédire les effets délétères dans les cultures de cellules

Il y a tout juste dix ans, une lignée de cellules souches embryonnaires (ES) humaines était réalisée pour la première fois au monde par une équipe américaine (1). Depuis lors, les recherches menées sur les cellules ES humaines n’ont cessé de se développer, en raison notamment des enjeux thérapeutiques considérables qu’elles suscitent. Néanmoins, l’épanouissement de ce domaine de recherche a dû faire face à un obstacle majeur sur son parcours : la législation, qui interdisait, dans de nombreux pays, l’accès aux cellules d’embryons humains dits "surnuméraires", issus de la fécondation in vitro et voués à la destruction. En France, les chercheurs ont dû attendre fin 2004 pour obtenir les dérogations nécessaires pour pouvoir travailler sur les cellules embryonnaires humaines. Depuis, plusieurs équipes se sont formées et ont développé différents projets, avec l’envie de rattraper le retard accumulé par la France ces dernières années.

Pourquoi travailler sur des cellules ES ?

Les cellules souches embryonnaires proviennent de l’embryon humain aux tout premiers stades de son développement, quelques jours seulement après la fécondation. Ces cellules sont dites "pluripotentes" : elles peuvent se répliquer indéfiniment (autorenouvellement), proliférer en culture et se différencier en plus de 200 types de tissus. Au cours du développement, elles ont vocation à former tous les tissus de l’organisme. C’est notamment sur cette capacité que reposent les espoirs actuels en termes d’applications biologiques et médicales. Elles pourraient en effet constituer un réservoir permanent de cellules pour réparer les organes malades ou endommagés. Dans certains cas, elles pourraient même remplacer la greffe d’organes.

Mais qu’en est-il des cellules souches adultes ? N’ont-elles pas autant de potentiel que les cellules ES ? L’interdiction législative et les nombreux débats éthiques sur les cellules ES ont poussé les chercheurs à travailler intensément sur les cellules souches adultes. Présentes dans la plupart de nos tissus, ces cellules sont dites "multipotentes". Elles sont également capables de s’autorenouveler et de se différencier en plusieurs autres types de tissus, mais elles sont déjà engagées dans une certaine direction. Elles sont déjà déterminées. Par exemple, les cellules hématopoïétiques des mammifères donnent des globules rouges, des plaquettes, des lymphocytes T ou B, des macrophages, mais elles ne peuvent pas donner des cellules musculaires. Les cellules souches adultes offrent donc un potentiel plus restreint que les cellules ES.

Les chercheurs plaçaient cependant beaucoup d’espoir dans les cellules souches adultes, d’autant que leur utilisation ne pose aucun problème éthique. Mais, au cours des dix dernières années, les travaux menés ont montré leurs limites. Dans les essais de thérapie cellulaire, leur efficacité s’est révélée faible, voire nulle. Tout d’abord, les cellules souches adultes sont peu accessibles et donc peu disponibles. Elles ne se remettent pas en fonction lorsque l’organe est altéré, sauf dans le cas de certains tissus gardant une bonne capacité de prolifération, comme les muscles ou le foie. Et surtout, elles ne sont pas aussi multipotentes qu’on l’espérait initialement, leur capacité de différenciation n’est pas aussi bonne qu’on le pensait.

Pour toutes ces raisons, les scientifiques reviennent aujourd’hui vers les cellules ES.

Des applications porteuses d’espoirs

La thérapie cellulaire est certainement le champ d’application le plus attrayant, avec des enjeux médicaux considérables. Quel médecin n’a jamais espéré pouvoir réparer entièrement les tissus endommagés de ses patients ? Cette médecine régénérative pourrait se substituer à terme aux traditionnelles greffes d’organes.

Mais la recherche sur les cellules ES humaines permet également de progresser dans la connaissance du développement humain. Grâce au criblage de génomique fonctionnelle et au criblage pharmacologique, les chercheurs espèrent notamment mieux comprendre le développement de certaines maladies génétiques et identifier les molécules susceptibles de restaurer un développement normal. Par ailleurs, l’étude des mécanismes altérant l’autorenouvellement des cellules ES pourraient à terme permettre d’élucider certains mécanismes moléculaires à l’origine de la formation des tumeurs.

Enfin, il existe un autre champ d’application émergeant des cellules ES humaines : la toxicologie prédictive. L’objectif est de développer des lignées de cellules ES afin de les utiliser pour des tests cellulaires in vitro. Elles permettraient alors de prédire les éventuels effets délétères de substances chimiques et d’identifier les risques pour la santé humaine, mais aussi d’évaluer l’efficacité et l’innocuité de molécules à visée thérapeutique. Avec un objectif : limiter l’expérimentation animale.

Plusieurs équipes de l’Inserm s’intéressent à ces différents champs d’application. Dans ce dossier, certaines d’entre elles nous présentent leurs travaux, afin d’illustrer et de mieux saisir tous les enjeux et les espoirs placés dans les cellules ES humaines.

Pour terminer, un retour est nécessaire sur la loi de bioéthique votée en 2004, et encadrant les recherches sur les cellules embryonnaires, afin de mieux comprendre le cadre très strict dans lequel sont menés ces travaux en France. Une réforme de la législation étant prévue, on peut également se demander ce que les chercheurs peuvent espérer pour l’avenir.

Note :
(1) : Thomson JA, et al. Embryonic stem cells lines derived from human blastocysts. Science 1998 ; 282 : 1145-7.

Pour aller plus loin

Les associations de malades

Inserm-Associations - la base Inserm Associations

Communiqués de presse

• Nouvelle première scientifique grâce aux cellules souches embryonnaires humaines (31 mars 2011)
• Découverte d'un mécanisme qui contrôle le destin des cellules souches du sang (24 juillet 2009)
• Une nouvelle source de cellules "souches" (19 décembre 2008)
• Prolifération des cellules souches : vers une meilleure compréhension des processus cellulaires liés aux cancers ? (26 novembre 2008) (104,4 ko)
• Des cellules souches neurales sont présentes dans la moelle épinière humaine adulte (9 avril 2008) (50,7 ko)
• Cellules souches embryonnaires humaines : premiers résultats d'une équipe française de l'Inserm (12 juin 2007) (64,2 ko)
• L'Inserm coordonne deux nouveaux projets de recherche européens sur les cellules souches (14 mars 2007) (69,1 ko)
• Le Technion et l'Inserm créent un laboratoire associé sur les cellules souches embryonnaires (18 septembre 2006) (27,1 ko)
• International Stem Cell Forum Paris Meeting, accueilli à l'Inserm (17 janvier 2006) (22,7 ko)
• Les cellules adipeuses, thérapie de demain ? (29 avril 2005)
• Les cellules souches embryonnaires : premières applications pour les maladies respiratoires ? (4 février 2005)
• 6e Programme Cadre européen de Recherche et de Développement Technologique : neuf nouveaux contrats européens pour Inserm-Transfert, filiale privée de l'Inserm (10 janvier 2005)
• Avancées novatrices en thérapie génique : la sélection in vivo de cellules souches génétiquement modifiées (29 juillet 2004)
• Une nouvelle génération de neurones... à partir de cellules souches embryonnaires (1er mars 2004)

Sites

• Les cellules souches porteuses d'immortalité
  Canal Académie (Première radio académique francophone sur Internet)
• Prix Nobel de Médecine 2007 : les souris transgéniques récompensées
  Science Actualités (CSI, 12 octobre 2007)
• HFEA (Human fertilisation and embryology authority)
• Nuffield council on Bioethics - Stem cell therapy: the ethical issue
• Rapport du Groupe de travail sur la protection de l'embryon et du foetus humains
  Comité directeur pour la bioéthique - La protection de l'embryon humain in vitro
• Aspects éthiques de la recherche sur les cellules souches humaines et leur utilisation
  Avis n° 15 du Groupe européen d’éthique des sciences et des nouvelles technologies auprès de la Commission européenne du 14.11.2000
• Rapport du groupe de travail sur la protection de l'embryon et du foetus humains
  Conseil de l'Europe
• Potocnik demande une amélioration de la procédure éthique concernant la recherche sur les cellules souches (14 février 2007)
  Cordis
• Institut des cellules souches pour le traitement et l'étude des maladies monogéniques (I-STEM)
• Inserm - Informations juridiques - Embryons Cellules souches
• Cours avancé Genopole "Cellules souches et applications thérapeutiques" du 18 au 22 novembre 2007 (Evry, France)

Inserm actualités

• I-Stem, Inserm Actualités n° 196 (février 2006)
• Cellules souches : l'Inserm aux premières loges, Inserm Actualités n° 196 (février 2006)

Revues

• Cellules souches : thérapies du futur
  Collection Repères (Inserm)
• Michel Pucéat : Les cellules souches embryonnaires : du développement myocardique à la médecine régénératrice (371,9 ko)
  Médecine Science, vol. 21 (n° 12) (décembre 2005)
• Alain Rey : Les cellules souches sont-elles bien nommées ? (75,4 ko)
  Médecine Science, vol. 19 (n° 6-7), p. 645 (juin-juillet 2003)
• Marc Pechanski : Les cellules souches embryonnaires passent vraiment en thérapeutique (expérimentale) (50,5 ko)
  Médecine Science, vol. 18 (n° 2), p. 166-167 (février 2002)

Multimédia

Marc Pechanski - Cellules souches : des organes en kit ?
Conférence du 2 mars 2004 à la Cité des Sciences (Paris)

Mars 2012