Traiter la cécité, la maladie de Parkinson, les maladies cardiaques... Ces cellules souches sont-elles vraiment si puissantes ?

Auteur : Zhu Jieying (Instituts de biomédecine et de santé de Guangzhou, Académie chinoise des sciences)

L'article provient du compte officiel de l'Académie des sciences (ID : kexuedayuan)

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En 2019, Kohji Nishida, ophtalmologue à l'Université d'Osaka au Japon, a opéré une femme d'une quarantaine d'années et a transplanté des cellules souches cornéennes dans la cornée endommagée de la femme. Actuellement, un mois après l'opération, la cornée du patient est toujours claire et sa vision s'est améliorée, et il peut déjà lire des livres et des journaux.

Kohji Nishida, ophtalmologue à l'Université d'Osaka au Japon (Source de la photo : site Web personnel de Kohji Nishida)

Cette fois, ce sont les cellules souches pluripotentes induites (iPSC) qui ont réalisé le miracle. Comment restaure-t-il la vue du patient ? Quelles autres utilisations existe-t-il actuellement pour ce type de cellules souches ?

Greffe de cornée → Greffe de cellules souches cornéennes

La cornée est la structure transparente située devant l’œil qui recouvre l’iris et la pupille. Dans des circonstances normales, il existe des cellules souches cornéennes qui peuvent renouveler et réparer la cornée lorsque cela est nécessaire pour la maintenir transparente afin que la lumière puisse pénétrer. Si ces cellules souches cornéennes sont endommagées et ne peuvent pas maintenir la cornée, cela peut entraîner une déficience visuelle, voire la cécité. Avant l’émergence de cette nouvelle technologie de Nishida, les patients dont la cornée était endommagée ne pouvaient qu’attendre passivement une transplantation de cornée, ce qui était un processus long et douloureux. En moyenne, seulement 1 patient sur 70 pourrait bénéficier d’une nouvelle cornée. La technologie des cellules souches a apporté un grand espoir à certains d’entre eux.

Cornée (Source de l'image : Nature News)

Sur la base du succès des expériences sur les animaux, le ministère japonais de la Santé a autorisé Nishida et d’autres à effectuer quatre opérations de réparation de la cornée. Il convient de noter que ce que Nishida et al. Ce n'était pas la cornée qui a été transplantée, mais des cellules souches cornéennes. Cette technologie convient uniquement aux patients qui manquent de cellules souches cornéennes. La femme qui a récemment subi une intervention chirurgicale souffre d'un déficit en cellules souches limbiques (LSCD), une maladie héréditaire dans laquelle le nombre de cellules souches dans la cornée diminue, provoquant un dessèchement et un blanchiment de la cornée, entraînant une vision floue et éventuellement la cécité.

Les chercheurs ont cultivé des cellules iPS dans une fine couche de cellules souches cornéennes et les ont transplantées dans la cornée du patient. Ces cellules souches cornéennes doivent avoir la capacité de s’auto-renouveler, à la fois pour maintenir un état de cellules souches quiescentes et pour produire une progéniture différenciée afin de maintenir l’équilibre de l’organe (cornée). La réussite à long terme de cet essai clinique dépend également de l’existence d’une niche fonctionnelle normale dans le stroma limbique des patients atteints de LSCD.

Selon Nishida, ils effectueront une deuxième opération plus tard cette année et rendront la chirurgie accessible à davantage de personnes dans les cinq prochaines années. Si cette méthode peut être mise en pratique clinique, elle pourra éventuellement pallier dans une certaine mesure la pénurie de greffes de cornée.

Les cellules iPS travaillent dur pour traiter la maladie de Parkinson, les lésions de la moelle épinière, les maladies cardiaques, etc.

La technologie des cellules souches pluripotentes induites fait référence à la technologie consistant à inciter les cellules somatiques à devenir des cellules souches pluripotentes par reprogrammation. Les cellules iPS ont été découvertes pour la première fois par Shinya Yamanaka de l'Université de Kyoto au Japon en 2006. Les cellules iPS sont similaires aux cellules souches embryonnaires en termes de morphologie, d'expression des gènes et des protéines, d'état de modification épigénétique, de capacité de multiplication cellulaire, de capacité de génération de corps embryonnaires et de tératomes et de capacité de différenciation. Yamanaka a également partagé le prix Nobel de médecine et de physiologie en 2012 avec Sir John B. Gurdon du Royaume-Uni.

Le processus d'induction des cellules iPS

Shinya Yamanaka, chercheur en cellules souches à l'Université de Kyoto au Japon (Source photo : https://hot-fashion.click/wp-content/uploads/2015/10/山中申弥.jpg)

La technologie iPS n’utilise pas d’embryons ou d’ovules, il n’y a donc aucun problème éthique ; La préparation de cellules souches spécifiques à partir des propres cellules du corps du patient peut réduire considérablement le risque de rejet immunitaire. L’émergence de la technologie iPS a suscité une forte réaction dans les domaines des cellules souches, de l’épigénétique et de la biomédecine, permettant aux gens d’avoir une nouvelle compréhension du mécanisme de régulation de la pluripotence et de réduire encore davantage la distance entre les cellules souches et le traitement clinique des maladies. La technologie iPS présente un grand potentiel dans la thérapie de remplacement cellulaire, la recherche sur la pathogenèse, le criblage de nouveaux médicaments et le traitement de maladies cliniques telles que les maladies neurologiques et les maladies cardiovasculaires.

Le Japon a toujours été à l’avant-garde mondiale dans l’exploration de l’application clinique des cellules iPS, et la première application clinique au monde a eu lieu au Japon. En 2014, Masayo Takahashi, chercheur en cellules souches au Centre de biologie du développement RIKEN, a transplanté des cellules épithéliales pigmentaires rétiniennes dérivées d'iPS chez une femme de 70 ans pour traiter la dégénérescence maculaire liée à l'âge, une maladie oculaire qui provoque la cécité chez les personnes âgées.

Masayo Takahashi, ophtalmologiste au Centre de biologie du développement (cdb) à Kobe, au Japon (Source de l'image : Nature News)

En 2018, l'équipe expérimentale dirigée par le mari de Masahiko Takahashi, le scientifique spécialisé dans les cellules souches Takahashi Jun de l'Université de Kyoto au Japon, a implanté pour la première fois des cellules précurseurs neuronales converties à partir de cellules iPS dans le cerveau de patients atteints de la maladie de Parkinson. Ces cellules peuvent produire le neurotransmetteur dopamine [3]. En février 2019, le ministère japonais de la Santé a approuvé une étude sur l’utilisation des cellules iPS pour traiter les lésions de la moelle épinière. Hideyuki Okano, spécialiste des cellules souches à l'Université Keio de Tokyo, incitera les cellules iPS à devenir des cellules progénitrices neurales et les injectera à des patients souffrant de lésions de la moelle épinière. L'équipe de recherche mènera des traitements expérimentaux sur quatre personnes et décidera s'il convient de lancer des essais cliniques à plus grande échelle en fonction des résultats [4].

Hideyuki Okano, chercheur en cellules souches à l'Université Keio de Tokyo

Les scientifiques chinois ont également pris des mesures dans ce domaine. Selon les informations d'enregistrement de la base de données des essais cliniques des États-Unis, la Chine mène deux essais cliniques iPS : l'un est mené par l'hôpital Nanjing Drum Tower, affilié à la faculté de médecine de l'université de Nanjing, et le premier hôpital affilié à l'université de médecine de Nanjing, qui utilisera des cardiomyocytes dérivés d'iPS pour la transplantation intramyocardique lors d'un pontage aortocoronarien chez des patients atteints de cardiomyopathie ischémique chronique [5] ; l'autre est menée par l'Université de médecine chinoise de Pékin et son hôpital affilié Sun Simiao, qui utiliseront des cardiomyocytes différenciés par iPS pour la transplantation afin de traiter les maladies coronariennes, la cardiomyopathie dilatée et la maladie de Keshan [6].

Cependant, l’application clinique à grande échelle reste à venir.

Bien qu’il y ait eu de nombreux essais cliniques, il n’est pas réaliste de s’attendre à ce que les cellules iPS soient utilisées cliniquement à grande échelle à court terme. Il faut généralement environ 20 ans pour transférer une découverte scientifique vers des applications cliniques et commerciales, et l’application des cellules iPS suivra à peu près la même trajectoire.

Même plus d'une décennie après la découverte des cellules iPS, les chercheurs ne comprennent toujours pas complètement comment se produit la reprogrammation. En raison de différences dans le contexte génétique ou l’expression des gènes, les cellules iPS des patients et les cellules iPS des témoins sains se comportent également très différemment pendant la culture. Comme toutes les lignées cellulaires, les cellules iPS varient d’une souche à l’autre, ce qui nécessite des contrôles stricts lors des expériences.

La sécurité de la technologie des cellules iPS doit également être contrôlée. Par exemple, avant que Takahashi Masahiko et d'autres ne se préparent à effectuer la deuxième opération de transplantation, l'équipe de recherche de Yamanaka a découvert deux petits changements génétiques dans les cellules iPS et les cellules épithéliales pigmentaires rétiniennes différenciées en iPS du patient. Bien qu'il n'y ait aucune preuve que ces deux mutations soient liées à la formation de tumeurs, ils ont arrêté l'expérience à la suggestion de Yamanaka [2].

Pour toute thérapie cellulaire iPS, il faudra des années pour trouver les bonnes méthodes pour produire les bons types de cellules en quantités suffisantes et avec une pureté suffisante. Les chercheurs doivent faire preuve de persévérance et de patience, et ils ont besoin d’un soutien fort de la part de l’industrie pharmaceutique et du gouvernement.

En bref, les cellules iPS ne sont pas magiques. Comme toute nouvelle technologie, il faut encore beaucoup de temps et de recherches complémentaires avant qu’elle puisse entrer en application clinique et bénéficier à l’humanité.

Alors... maintenant, quand vous entendez « traitement par cellules souches pour la maladie xx », soyez prudent !

Références :

1. Une femme est la première à recevoir une cornée fabriquée à partir de cellules souches « reprogrammées » 02 SEPTEMBRE 2019

https://www.nature.com/articles/d41586-019-02597-2

2. Une Japonaise est la première à recevoir des cellules souches de nouvelle génération 12 septembre 2014

https://www.nature.com/news/japanese-woman-is-first-recipient-of-next-Generation-stem-cells-1.15915

3. Cellules souches « reprogrammées » implantées chez un patient atteint de la maladie de Parkinson 14 NOVEMBRE 2018

https://www.nature.com/articles/d41586-018-07407-9

4.22 FÉVRIER 2019

Des cellules souches « reprogrammées » pour traiter les lésions de la moelle épinière pour la première fois https://www.nature.com/articles/d41586-019-00656-2

5.https://www.clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT03759405?term=ips+cells&cntry=CN&rank=2

6.https://www.clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT03759405?term=ips+cells&cntry=CN&rank=2

Wu Lin, Ouyang Zhaohui, Cao Shuchao, Yi Delian, Sun Shaoxue et Liu Xia. (2005). Application et progrès de la recherche en spectroscopie Raman. Journal de diffusion de la lumière, 180-186.