Les cellules souches suscitent actuellement un grand engouement dans le monde de la recherche médicale. Et non sans raison. Ces cellules jouent en effet un rôle primordial dans la génération et la réparation des tissus.

 Ceci est permis par leur indifférenciation, c'est-à-dire leur non appartenance à un type cellulaire particulier (cellules nerveuses, cellules osseuses, globules rouges, etc.). Le niveau d'indifférenciation varie en fonction des cellules souches. 

Certaines cellules souches embryonnaires, dites totipotentes, sont capables d'engendrer n'importe quel type cellulaire. Ces cellules embryonnaires vont progressivement perdre cette totipotence au cours d'un processus de différenciation.

 Et, chez l'homme adulte, si des cellules souches sont encore présentes dans l'organisme et jouent un rôle fondamental dans de nombreux processus physiologiques, elles ont toutefois perdu leur totipotence : elles ne sont plus capables de générer que certains types cellulaires définis.

Ce processus de différenciation des cellules souches est classiquement perçu comme un mécanisme unidirectionnel : à chaque étape, les cellules filles deviennent de plus en plus spécialisées et de plus en plus différenciées et, à chacune de ces étapes, il n'y a aucune possibilité pour les cellules de revenir en arrière pour retrouver un état de moindre différenciation.

Mais, de récents travaux, menés par le laboratoire du professeur Dov Zipori de l'Institut Weizmann des sciences, viennent remettre en question ce dogme en indiquant l'existence d'un mécanisme d'indifférenciation de certaines cellules souches.

Le triangle d'or des cellules mésenchymateuses

Parmi les différents types de cellules souches présentes chez l'Homme adulte, on trouve les cellules mésenchymateuses. Contrairement à la majorité des autres types de cellules souches de l'adulte, les cellules mésenchymateuses ne se cantonnent pas dans un endroit précis du corps humain (par exemple la moelle épinière) mais sont éparpillées dans tout l'organisme.

Elles peuvent générer trois grands types cellulaires : les cellules osseuses, les cellules cartilagineuses ainsi que les cellules constituant la graisse (ou adipocytes). On regroupe ces trois voies de différenciation des cellules mésenchymateuses sous l'appellation de "triangle d'or des cellules mésenchymateuses".

Comme toutes les cellules souches, les cellules mésenchymateuses peuvent se diviser (donnant ainsi naissance à deux cellules filles) selon deux modalités :

- une division cellulaire symétrique où les deux cellules filles présentent le même niveau de différenciation que la cellule mère ;

- une division cellulaire asymétrique où l'une des deux cellules filles est plus différenciée que sa cellule mère.

Le modèle classique de la différenciation des cellules mésenchymateuses est celui d'une succession de divisions cellulaires asymétriques, chacune engendrant des cellules de plus en plus différenciées et de plus en plus spécialisées. 

Il s'agit d'un mécanisme unidirectionnel dans la mesure où chacune de ces étapes est supposée être irréversible (les cellules ne pouvant revenir à un état de moindre différenciation).

De la différenciation et de l'indifférenciation dans tous les sens

Mais la réalité est-elle aussi simple que ce beau modèle le laisse paraître ? C'est la question que se sont posés le professeur Dov Zipori et son équipe de l'Institut Weizmann. Pour y répondre, les chercheurs ont isolé des cellules mésenchymateuses de souris, les ont clonées, puis cultivées in vitro.

Ils ont ensuite utilisé des méthodes de suivi cellulaire pour étudier les étapes successives du processus de différenciation de ces clones de cellules mésenchymateuses.

Si l'hypothèse d'un mécanisme de différenciation unidirectionnel des cellules souches était avérée, alors une perte progressive du potentiel de différenciation devrait être observée à chaque étape du processus. 

Mais, si certaines cellules mésenchymateuses ont présenté une telle perte de capacité à se différencier (par exemple leur capacité à devenir des cellules cartilagineuses), de nombreuses autres ont regagné des capacités de différenciation qu'elles avaient perdues au cours des étapes précédentes.

De manière encore plus surprenante, bien que les cellules mésenchymateuses ne puissent, en théorie, engendrer que des cellules filles appartenant à l'un des trois types cellulaires du triangle d'or, les scientifiques se sont rendus compte que les cellules mésenchymateuses pouvaient également produire d'autres types cellulaires, comme des cellules endothéliales (cellules constituant la paroi des vaisseaux sanguins) et des cellules épithéliales (cellules de la peau). 

La réalité semble donc être bien éloignée du simple et beau modèle linéaire !

Cellules souches ou état souche ?

Il semble donc qu'il ne faille pas parler de cellule souche, un type cellulaire auquel les cellules appartiennent ou non, mais plutôt d'un état cellulaire particulier : l'état souche. Pour le professeur Dov Zipori, si son équipe a observé une importante quantité de cellules se trouvant dans cet état, cela ne relève en rien du hasard.

La mise en culture des cellules serait pour ces dernières une importante source de stress qui favoriserait le maintien et le retour à un état souche. Une hypothèse confirmée par l'observation suivante : en condition de faible oxygénation, le retour à un état souche se fait rarissime.

Or, in vivo, les cellules souches se trouvent en temps normal en condition de faible oxygénation, une forte oxygénation correspondant à une situation de stress cellulaire. 

Pour le professeur Dov Zipori, ces résultats indiquent donc qu'en situation de stress, due notamment à des lésions tissulaires, le retour à un état souche pourrait être stimulé, ce qui favoriserait la génération rapide de nouvelles cellules.

sources: bulletins-electronique