cellules-souches-squelettiques

Des chercheurs ont découvert pour la première fois, des cellules-souches squelettiques humaines, qui sont notamment, des précurseurs des os et du cartilage.

Trois ans après la découverte de cellules-souches squelettiques chez la souris, la même équipe de recherche a identifié la version humaine de ce précurseur des os, du cartilage et du stroma, les cellules de soutien de la moelle osseuse. Dans une étude publiée le 20 septembre dans Cell, les auteurs montrent que ces cellules-souches squelettiques sont à la fois auto-renouvelables et multipotentes.

Des cellules-souches squelettiques humaines ont été découvertes

«Pendant de nombreuses années, il y a eu ce débat sur une véritable cellule-souche squelettique humaine. Cette étude démontre sans équivoque qu’elle existe et qu’elle s’auto-renouvelle », explique Richard Oreffo, un biologiste spécialiste des cellules-souches à l’Université de Southampton au Royaume-Uni, qui n’a pas participé à cette recherche. «Il reste encore beaucoup à faire, mais c’est un pas en avant formidable.»

Michael Longaker, chirurgien craniofacial à l’université de Stanford, explique qu’un des problèmes auxquels il est confronté en salle d’opération est d’avoir assez d’os pour faire les reconstructions dont ses patients ont besoin. En cherchant une source de plus de tissus, lui et ses collègues ont identifié la cellule-souche squelettique de la souris en 2015 et, dans la présente étude, ont concentré leur attention sur la recherche de l’équivalent humain.

Les chercheurs ont commencé avec un fémur foetal humain et ont trié les cellules non hématopoïétiques des précurseurs sanguins. Ils ont ensuite séquencé des ARN individuels de cellules non sanguines. Sur la base des profils d’expression des cellules situées dans les zones de croissance active de l’os du fœtus, ils ont trouvé une suite de quatre protéines – PDPN, CD146, CD73 et CD164 – dont l’équipe a estimé qu’elles pourraient définir des cellules-souches squelettiques. Aucun de ces marqueurs n’a été partagé avec les cellules-souches squelettiques de la souris.

Des cellules capables de se régénérer indéfiniment

Pour tester leur hypothèse, les auteurs ont utilisé un tri cellulaire activé par fluorescence pour isoler des groupes de cellules positives pour la PDPN, la CD73 et la CD164 et négatifs pour la CD146. Tant dans la culture que lors de la transplantation sous la couche externe du rein chez des souris adultes – un système qui sert de sorte d’incubateur in vivo – ces cellules étaient capables de se régénérer indéfiniment et de se différencier en cartilage, os et stroma.

Notamment, ces cellules ne deviennent pas des cellules adipeuses, ce qui les différencie des cellules-souches mésenchymateuses, un terme que certains chercheurs ont utilisé de manière interchangeable avec les cellules-souches squelettiques dans le passé, mais que les auteurs affirment contenir un mélange de types de cellules-souches distinctes.

Isoler une cellule-souche squelettique dans l’os du fœtus est une chose, mais les chercheurs ont voulu vérifier s’ils pouvaient rassembler ces cellules à partir de sources plus accessibles. Ils ont déterminé que des cellules-souches squelettiques étaient présentes à la fois dans les fémurs humains adultes endommagés et non endommagés.

De plus, avec l’application de certains facteurs, les scientifiques pourraient tirer des cellules-souches squelettiques humaines des cellules sanguines et du stroma adipeux, les cellules non graisseuses et non vasculaires que les médecins collectent lors de la liposuccion.

Une comparaison des cellules-souches squelettiques de chacune de ces sources en utilisant le séquençage de l’ARN monocellulaire a confirmé que, bien qu’elles aient toutes des profils d’expression génique similaires, les cellules dérivées des cellules-souches pluripotentes fœtales et induites ressemblaient davantage aux os adultes ou aux stroma adipeux.

Un processus important dans le démantèlement des populations des souches

«Il s’agit d’un document très utile et d’une nouvelle étape dans le processus du démantèlement des populations des souches et des progéniteurs présentes dans la moelle osseuse», explique George Muschler, chirurgien orthopédiste à la Cleveland Clinic. Les auteurs ont «ajouté plusieurs nouveaux outils – en particulier ce marqueur PDPN – à l’ensemble des marqueurs que nous, scientifiques, pouvons utiliser pour trouver des cellules d’intérêt», ajoute-t-il.

Linda Sandell, qui étudie l’arthrose à l’Université Washington à St. Louis et qui n’a pas participé à cette recherche, n’est pas certaine si la cellule identifiée dans cette recherche est véritablement une cellule-souche, étant donné qu’elle ne peut donner lieu qu’à trois types de cellules. Néanmoins, en définissant les marqueurs pour différentes sous-populations de cellules progénitrices, les auteurs ont fourni un point de départ pour identifier les cellules qui ne deviennent que du cartilage, une découverte qui pourrait être bénéfique pour le traitement de maladies telles que l’arthrose.

«Si l’ingénierie tissulaire et la médecine régénérative vont dans le sens de la croissance et de l’utilisation de cellules pouvant être développées en laboratoire, ces outils sont extrêmement importants pour aider les gens à partir d’un environnement contrôlé», explique Muschler. «Avoir de meilleurs outils pour réduire la gamme et les variations des matériaux au départ, pourrait avoir des implications importantes sur la fabrication des cellules dans le futur pour des thérapies.

La régénération du squelette vieillissant

Longaker reconnaît que ces résultats pourraient ouvrir la porte à la régénération du squelette vieillissant. « Dans la chirurgie plastique, nous voulons remplacer les choses avec les mêmes, donc si vous avez la cellule-souche squelettique ou le progéniteur de la formation osseuse, nous pourrions les utiliser pour former du cartilage osseux et cartilagineux », explique-t-il.

Source : The Scientist