TP De Biologie Cellulaire

EXPOSE BIOLOGIE MOLECULAIRE

LES CELLULES SOUCHES EMBRYONNAIRES REPROGRAMMEES, COMMENT ET POURQUOI ?

Ces dernières décennies ont vu les recherches sur les cellules souches embryonnaires (ES) humaines se développer considérablement. En effet, elles ne cessent de susciter l’intérêt des chercheurs scientifiques, notamment par leur immense potentiel thérapeutique, comme la guérison de certaines maladies du à la transplantation d’une greffe génétiquement similaire à l’hôte. 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, issus de la fécondation in vitro et vouées à la destruction. Comment, dès lors, ne pas s’interroger sur cette technique d’exploitation des cellules souches embryonnaires reprogrammées, et voir ainsi les avantages et inconvénients, surtout dans le domaine éthique et déontologique.

I. Les Cellules Souches Embryonnaires Reprogrammées

A) Les différents types cellulaires

1. Les différents types de cellules souches

C'est une cellule indifférenciée, capable de s'auto renouveler, de se différencier (= spécialiser) en d'autres types cellulaires. Les cellules souches sont issues soit de l'embryon, soit du foetus, soit de tissus adultes.

Il existe plusieurs types des cellules souches :

- des cellules souches totipotentes, cellules issues des premières divisions de l’oeuf fécondé (jusqu’au 4 eme jour), capables de donner naissance à tous les types de cellules de l'organisme. Ce sont les seules à permettre le développement complet d'un individu.

- des cellules souches pluripotentes (cellules souches embryonnaires ou cellules ES), issues d'un embryon de 5 à 7 jours. Elles sont capables de s'autorenouveler indéfiniment et capables de donner naissance à plus de 200 types cellulaires représentatifs de tous les tissus de l'organisme. Ce sont ces cellules dont il va être question dans l'exposé...

- les cellules souches multipotentes pouvant engendrer plusieurs types cellulaires d’un même tissu. (un tissu cellulaire est l'ensemble des cellules adaptées à une fonction particulère. Ex : tissu musculaire) C’est le cas des cellules souches adultes qui réapprovisionnent les tissus en cellules matures (par exemple les cellules souches sanguines se divisent en permanence pour former différents types de cellules sanguines et immunitaires, et les cellules souches cutanées renouvellent la peau et les cheveux toutes les 2 à 3 semaines).

- Des cellules souches unipotentes qui ne pourront donner naissance qu’à un seul type cellulaire.

2. Les cellules différenciées

Elles ont une identité figée. Leur évolution est verrouillée: elles ne peuvent pas donner des cellules d'un autre type. Les cellules différenciées sont des cellules qui assurent une fonction spéciale de l'organisme par exemple les cellules du foie, cellules nerveuses (neurones)... elles sont spécialisées et ne peuvent plus se développer en un autres types cellulaire, à l'inverse des cellules souches (indifférenciées) qui elles sont à la base de tous les types cellulaires de l'organisme.

B) A quoi servent les cellules souches embryonnaires ?

Les cellules souches embryonnaires humaines (hESC) peuvent être utilisées en recherche pour :

• Améliorer notre compréhension du développement de l'organisme à partir d'un ovule fécondé; ce qui peut nous renseigner sur les mécanismes qui maintiennent nos tissus adultes en bonne santé et les réparent

• Comprendre comment les maladies apparaissent et évoluent; un certain nombre de maladies comme les cancers ou les malformations congénitales sont dues à des problèmes lors de la différenciation des cellules souches vers des cellules plus spécialisées

• Rechercher et tester de nouveaux médicaments grâce à l'étude de ces cellules en laboratoire

• Mettre au point de futures thérapies cellulaires pour des maladies actuellement incurables

Ainsi, ces cellules ont la capacité de donner plusieurs types cellulaires et de former à partir d’une cellule indifférenciée un groupe de tissus : un organe. Si par ailleurs, leur génome était reprogrammé, ne pourrait-on pas obtenir un organe ou des tissus spécifiquement souhaité sans prédisposition ou bien même sans défaut ou maladie génétique.

II. Les différentes techniques d’exploitation des cellules souches embryonnaires

A) A partir d’un embryon naturellement obtenu

Les cellules souches embryonnaires sont obtenues à partir d'un embryon à un stade très précoce (5 à 7 jours). Une équipe de chercheurs a travaillé sur un blastocyste (jeune embryon), composé de 3 parties :

- le trophoblaste, constitué des blastomères périphériques (grosses cellules résultant des premières divisions de l’œuf fécondé)

- la masse cellulaire interne constituée d'autres blastomères plus centraux

- le blastocèle qui est une grande cavité remplie de liquide à l'intérieur de l'embryon.

La masse cellulaire interne donnera à elle seule l'ensemble de l'embryon. Le trophoblaste séparera l'embryon de l'utérus de la mère et donnera le placenta. Quant au blastocèle, il est amené à régresser lors du développement embryonnaire.

La première équipe a donc prélevé des cellules de la masse cellulaire interne, cellules aux énormes potentialités puisqu'elles sont capables de donner tous les types cellulaires et tissulaires d'un individu.

En conclusion, la masse cellulaire interne contient des cellules qui sont capables de former un organisme entier. Ce sont ces cellules qui seront utilisées par la suite pour obtenir des cellules différenciées après une mise en culture... On peut donc à partir d'un embryon obtenir des cellules souches pluripotentes.

B) De nombreuses autres applications

1. Création de modèles cellulaires

L’un des meilleurs moyens pour comprendre l’effet de mutations

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