Les cellules souches et médecine régénérative

daniel mac lloyd mind the brain
Daniel Mac Lloyd

Chez les humains, l’organe le plus complexe est le cerveau et il nous reste encore beaucoup à découvrir à son sujet. Dans l’idéal, les chercheurs pourraient étudier directement le cerveau mais c’est souvent impossible, pour des raisons techniques et/ou éthiques. Personne ne serait par exemple prêt à subir une opération chirurgicale afin de donner quelques cellules nerveuses pour la recherche. Les scientifiques doivent donc trouver des alternatives pour pouvoir mener leurs travaux de recherche sur le cerveau. Il est par exemple possible de faire des analyses sur des échantillons plus facile à collecter chez les patients, comme le sang ou l’urine, afin d’y détecter à l’échelle moléculaire les changements liés à la maladie du cerveau. D’autres études utilisent des simulations informatiques, des organismes modèles comme les souris ou les poissons-zèbres, ou encore de cultures cellulaires.

En cherchant à créer un modèle qui imite au mieux les nombreuses caractéristiques du cerveau humain, le professeur Jens Schwamborn et son équipe ont mis au point une nouvelle culture cellulaire en 3D. Ils ont réussi à obtenir ces organoïdes ou « mini-cerveaux » en travaillant à partir de cellules souches humaines dérivées d’échantillons de peau. Les minuscules structures tridimensionnelles cultivées en laboratoire ressemblent par certains aspects au mésencéphale humain, la partie du cerveau affectée par la maladie de Parkinson. Dans les boîtes de pétri des chercheurs, différents types de cellules se développent, entrent en contact et forment un réseau, échangent des signaux et sécrètent des molécules caractéristiques d’un cerveau en activité. Il est maintenant possible de produire ces organoïdes à partir d’échantillons de peau prélevés chez des patients : un outil idéal pour étudier les causes de la maladie de Parkinson et comment la soigner efficacement.

Pour générer ces « mini-cerveaux », des cellules de peau doivent d’abord être converties en cellules souches pluripotentes au laboratoire. Des chercheurs japonais se sont vus attribuer le prix Nobel en 2012 pour la découverte de facteurs moléculaires qui peuvent provoquer cette conversion. Leurs travaux ont révolutionné la biologie cellulaire et ouverts de nouveaux horizons pour la recherche au LCSB. Une fois les cellules souches pluripotentes obtenues au laboratoire, il est possible de les utiliser pour générer n’importe quel type de cellule. En ajoutant certains facteurs moléculaires, ces cellules souches peuvent par exemple être transformées en neurones dopaminergiques, les cellules nerveuses touchées par la maladie de Parkinson.

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Comment savoir sur quels facteurs moléculaires agir pour provoquer la conversion d’un type de cellule en un autre ? Le professeur Antonio del Sol Mesa et son équipe concentrent leurs efforts sur cette question. Ils utilisent des modèles informatiques pour identifier les gènes qui caractérisent les différents types de cellules. Grâce à cette information, ils peuvent ensuite mettre au point des cocktails de composés chimiques qui ciblent ces gènes et provoquent une conversion cellulaire. Avec à terme l’espoir d’applications en médecine régénérative. Récemment, un modèle informatique développé par les chercheurs du LCSB a identifié des facteurs moléculaires permettant de convertir des cellules cardiaques. Des collaborateurs du Gladstone Institutes aux États-Unis sont en train de tester expérimentalement la prédiction faite par le modèle. Si elle est validée, le cocktail moléculaire conçu par notre équipe permettrait de transformer des cellules cardiaques du ventricule droit en cellules du ventricule gauche et vice versa. Ces résultats pourraient à terme trouver des applications pour le traitement des maladies cardiaques congénitales. En collaboration avec le Centre for Regenerative Medicine de Modène en Italie, les scientifiques du LCSB travaillent maintenant sur la conversion de cellules épithéliales en cellules de la cornée, dans le but de traiter des patients souffrant lésions oculaires.

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Chez les humains, l’organe le plus complexe est le cerveau et il nous reste encore beaucoup à découvrir à son sujet. Dans l’idéal, les chercheurs pourraient étudier directement le cerveau mais c’est souvent impossible, pour des raisons techniques et/ou éthiques. Personne ne serait par exemple prêt à subir une opération chirurgicale afin de donner quelques cellules nerveuses pour la recherche. Les scientifiques doivent donc trouver des alternatives pour pouvoir mener leurs travaux de recherche sur le cerveau. Il est par exemple possible de faire des analyses sur des échantillons plus facile à collecter chez les patients, comme le sang ou l’urine, afin d’y détecter à l’échelle moléculaire les changements liés à la maladie du cerveau. D’autres études utilisent des simulations informatiques, des organismes modèles comme les souris ou les poissons-zèbres, ou encore de cultures cellulaires.

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En cherchant à créer un modèle qui imite au mieux les nombreuses caractéristiques du cerveau humain, le professeur Jens Schwamborn et son équipe ont mis au point une nouvelle culture cellulaire en 3D. Ils ont réussi à obtenir ces organoïdes ou « mini-cerveaux » en travaillant à partir de cellules souches humaines dérivées d’échantillons de peau. Les minuscules structures tridimensionnelles cultivées en laboratoire ressemblent par certains aspects au mésencéphale humain, la partie du cerveau affectée par la maladie de Parkinson. Dans les boîtes de pétri des chercheurs, différents types de cellules se développent, entrent en contact et forment un réseau, échangent des signaux et sécrètent des molécules caractéristiques d’un cerveau en activité. Il est maintenant possible de produire ces organoïdes à partir d’échantillons de peau prélevés chez des patients : un outil idéal pour étudier les causes de la maladie de Parkinson et comment la soigner efficacement.

Pour générer ces « mini-cerveaux », des cellules de peau doivent d’abord être converties en cellules souches pluripotentes au laboratoire. Des chercheurs japonais se sont vus attribuer le prix Nobel en 2012 pour la découverte de facteurs moléculaires qui peuvent provoquer cette conversion. Leurs travaux ont révolutionné la biologie cellulaire et ouverts de nouveaux horizons pour la recherche au LCSB. Une fois les cellules souches pluripotentes obtenues au laboratoire, il est possible de les utiliser pour générer n’importe quel type de cellule. En ajoutant certains facteurs moléculaires, ces cellules souches peuvent par exemple être transformées en neurones dopaminergiques, les cellules nerveuses touchées par la maladie de Parkinson.

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Comment savoir sur quels facteurs moléculaires agir pour provoquer la conversion d’un type de cellule en un autre ? Le professeur Antonio del Sol Mesa et son équipe concentrent leurs efforts sur cette question. Ils utilisent des modèles informatiques pour identifier les gènes qui caractérisent les différents types de cellules. Grâce à cette information, ils peuvent ensuite mettre au point des cocktails de composés chimiques qui ciblent ces gènes et provoquent une conversion cellulaire. Avec à terme l’espoir d’applications en médecine régénérative. Récemment, un modèle informatique développé par les chercheurs du LCSB a identifié des facteurs moléculaires permettant de convertir des cellules cardiaques. Des collaborateurs du Gladstone Institutes aux États-Unis sont en train de tester expérimentalement la prédiction faite par le modèle. Si elle est validée, le cocktail moléculaire conçu par notre équipe permettrait de transformer des cellules cardiaques du ventricule droit en cellules du ventricule gauche et vice versa. Ces résultats pourraient à terme trouver des applications pour le traitement des maladies cardiaques congénitales. En collaboration avec le Centre for Regenerative Medicine de Modène en Italie, les scientifiques du LCSB travaillent maintenant sur la conversion de cellules épithéliales en cellules de la cornée, dans le but de traiter des patients souffrant lésions oculaires.