Les cellules souches peuvent régénérer des organes, mais seulement si le corps ne les rejette pas
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Les cellules souches sont prometteuses pour la régénération des organes. Mais avec ces cellules, un rejet immunitaire peut être possible. Des pistes, avec la modification génétique très ciblée, permettent de créer des cellules souches universelles. Mais le chemin sera long pour la démocratisation de réparation d’organes à partir de vos propres cellules souches.
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Un grand nombre des maladies les plus courantes, telles que l’insuffisance cardiaque, l’insuffisance hépatique, le diabète de type 1 et la maladie de Parkinson, surviennent lorsque des cellules ou des organes entiers ne parviennent pas à faire leur travail. Ne serait-il pas fantastique de pouvoir remplacer les cellules de ces organes défectueux ? C’est exactement ce que les médecins-scientifiques du domaine de la médecine régénérative tentent de faire.
Je suis chirurgien et scientifique spécialiste des cellules souches et je suis intéressé par la régénération d’organes défaillants avec des cellules souches, car pour de nombreuses maladies, nous n’avons pas encore de bonnes options de traitement.
Dans un article récent, mes collègues et moi avons compris pourquoi les cellules souches dérivées des propres tissus d’un patient sont parfois rejetées par leur propre système immunitaire. Nous avons également mis au point une solution qui, à notre avis, pourrait résoudre le problème: des cellules souches dépourvues de tout système immunitaire et ne pouvant déclencher un rejet.
Sommaire
La recherche de la cellule de démarrage idéale
Il y a quelques années, de nombreux scientifiques ont estimé qu’une avancée décisive contribuerait à accélérer l’objectif de régénération des organes. C’était l’identification de protéines activant des gènes permettant aux chercheurs de reprogrammer des cellules adultes. Ces protéines ont transformé les cellules dans leur état de cellules souches embryonnaires. Cela leur donne la capacité de se transformer en presque n’importe quel type de cellule, comme le foie, le cœur ou toute autre cellule d’intérêt.
Ces cellules souches peuvent théoriquement être utilisées comme source inépuisable de cellules. Les scientifiques pensaient que ces produits cellulaires pourraient être utilisés pour restaurer les fonctions des organes et traiter les maladies. Cependant, la régénération des cellules et des organes à partir des cellules du patient, puis leur retour vers ce même patient s’est révélée plus délicate que prévu.
Les chercheurs discutent toujours du type de cellule de départ idéal pour la médecine régénérative. Les cellules nécessaires à ces thérapies peuvent être cultivées dans des bioréacteurs en laboratoire. Mais pour que les thérapies cellulaires réussissent, le plus grand obstacle à surmonter est le rejet immunitaire.
Le rejet immunitaire des cellules transplantées
Comme les organes transplantés, les cellules transplantées sont sensibles aux attaques du système immunitaire du receveur. Toutes les cellules générées par un autre individu ont à leur surface des protéines différentes, appelées antigènes tissulaires, qui les étiquettent comme “étrangères”.
Une fois marqués, les globules blancs, qui défendent le corps contre les bactéries, les virus et les tissus étrangers, ciblent ces cellules thérapeutiques en vue de leur destruction. Les médecins utilisent des médicaments immunosuppresseurs à forte dose pour faire taire cette réponse immunitaire afin que les patients puissent tolérer un organe transplanté. Mais ces médicaments ont des effets secondaires importants.
Les cellules adultes sont extraites des patients, transformées en cellules souches pluripotentes dites induites, puis, à l’aide de divers produits chimiques, les cellules sont différenciées en différents types de tissus. Idéalement, ceux-ci sont ensuite transplantés dans le même patient pour réparer leurs tissus endommagés – Crédit : metamorworks/Shutterstock.com
Pour créer des cellules destinées à la médecine régénérative, les scientifiques imaginent des collections à grande échelle de cellules souches présentant diverses caractéristiques et des antigènes tissulaires spécifiques. Ensuite, tout comme les types de sang peuvent être appariés, ces cellules souches cataloguées pourraient être associées au destinataire afin d’empêcher le système immunitaire du patient de rejeter ces nouvelles cellules.
Un jour, les hôpitaux pourraient avoir suffisamment de lignées cellulaires pour apparier les patients avec des cellules souches en fonction du type de tissu. On ne voit pas encore si suffisamment de lignées cellulaires peuvent être mises en banque pour servir la population de patients en général et si cette stratégie empêchera les réponses immunitaires.
Obstacles à l’utilisation de cellules souches propres à un patient
Les cellules souches générées à partir des cellules du patient, appelées cellules souches autologues, sont actuellement considérées comme la stratégie la plus prometteuse pour contourner le rejet immunitaire. Les cellules souches autologues sont générées directement à partir du patient et doivent être différenciées dans le type de cellules à remplacer. Comme les cellules portent les mêmes antigènes tissulaires que le patient, elles sont étiquetées “self” et les immunologistes pensent que ces cellules sont acceptées par le système immunitaire.
Cependant, cette notion peut ne pas être correcte. Dans une étude précédente, notre laboratoire avait révélé que des mutations génétiques mineures dans l’ADN portées par une partie spéciale de l’ADN de la cellule, l’ADN mitochondrial, pouvaient déclencher une réponse immunitaire.
Les mitochondries sont de petites structures à l’intérieur de cellules qui portent leur propre ensemble de gènes responsables de la génération d’énergie pour la cellule. Parce que chaque cellule a beaucoup de mitochondries, elles portent beaucoup de copies de l’ADN mitochondrial.
Les modifications spontanées des gènes mitochondriaux, appelées mutations, modifient la forme des protéines qu’elles codent. Ces protéines mutées, que nous appelons néo-antigènes, reconnaissent les cellules comme “étrangères”, alertent le système immunitaire et ciblent les cellules souches en vue de leur destruction.
Les cellules dépourvues de caractéristiques immunitaires peuvent être la solution
Notre dernière étude révèle que des néo-antigènes peuvent apparaître spontanément dans les propres cellules d’un patient. Cela les rend susceptibles au rejet lorsqu’elles sont utilisées dans le cadre d’un traitement à base de cellules souches. Nous avons montré dans des souris et des humains que des modifications mineures de l’ADN mitochondrial peuvent se produire lorsque les cellules du patient sont reprogrammées en cellules souches afin qu’elles puissent produire différents types de cellules.
Cela peut également se produire lorsque les cellules se multiplient dans des plaques ou des bioréacteurs à l’extérieur du corps, donnant naissance à des néo-antigènes. La probabilité d’apparition de néo-antigènes augmente avec le temps nécessaire à la fabrication d’un type particulier de cellule. Si les globules blancs reconnaissent les néo-antigènes après leur réinjection à l’animal ou à l’homme, ils peuvent déclencher une forte réaction immunitaire entraînant le rejet du tissu.
Les néo-antigènes peuvent donc compromettre toute la stratégie de la greffe de cellules autologues. Donc, pour utiliser cette forme de greffe de cellules, il peut être nécessaire de tester tous les produits de cellules pour rechercher des mutations dans l’ADN mitochondrial.
Afin d’esquiver le système immunitaire et de rendre les thérapies de cellules souches régénératrices largement accessibles au grand public, notre laboratoire a pour objectif de concevoir des cellules souches dépourvues de tout système immunitaire.
Les outils modernes d’édition de gènes nous permettent maintenant d’effectuer des modifications très spécifiques et de créer des produits à base de cellules d’ingénierie sans étiquettes de type de tissu. Nous avons récemment publié notre premier succès avec des cellules souches de souris et des cellules souches modifiées, qui ont survécu après une transplantation dans différents modèles de souris avec différents types de tissus.
Il s’agissait du premier papier sur des cellules universelles qui ont complètement contourné le rejet d’un système immunitaire étranger. Nous pensons que ce concept pourrait conduire à la fabrication de produits cellulaires universels pour tous les patients et pourrait transformer les soins de santé.
Traduction d’un article de The Conversation par Tobias Deuse, professeur de chirurgie de l’université de Californie à San Francisco.
