Fonctionnement et applications des cellules souches pour un TPE

Les cellules souches sont les cellules responsables de la production de nouvelles cellules. Elles sont importantes pour la croissance, le remplacement et la réparation. Elles remplacent les cellules spécialisées qui ont été perdues à cause de l'usure ou des dommages. Nous devons constamment fabriquer de nouvelles cellules pour que notre corps continue à fonctionner.

Qu'est-ce qui rend les cellules souches uniques ?

Les cellules souches ont la capacité unique de produire à la fois des copies d'elles-mêmes (auto-renouvellement) et d'autres types de cellules plus spécialisées (différenciation) lorsqu'elles se divisent. La voie qu'elles suivent dépend des besoins de l'organisme. Les cellules souches ne sont pas spécialisées. Contrairement à un globule rouge, qui transporte l'oxygène dans la circulation sanguine, ou à une cellule musculaire qui travaille avec d'autres cellules pour produire un mouvement, une cellule souche n'a pas de propriétés physiologiques spécialisées. Ces cellules sont dites indifférenciées.

Les cellules souches peuvent se diviser et produire des copies identiques d'elles-mêmes à plusieurs reprises. Ce processus est appelé auto-renouvellement et se poursuit tout au long de la vie de l'organisme. La troisième propriété déterminante des cellules souches est leur capacité à produire des types de cellules plus spécialisés dans l'organisme. Ce processus est appelé différenciation ou maturation.

Types de cellules souches

Les cellules souches peuvent être divisées en trois catégories :

• Cellules souches embryonnaires: Il s'agit de cellules qui ont été cultivées en laboratoire, après avoir été prélevées sur un embryon précoce. Elles peuvent se transformer en n'importe quel type de cellule spécialisée.
• Cellules souches pluripotentes induites (iPSC): Il s'agit d'anciennes cellules spécialisées, prélevées sur un adulte, qui ont été « dé-différenciées » en laboratoire pour les ramener à un état indifférencié ou non spécialisé.
• Cellules souches spécifiques à un tissu (adultes): Il s'agit de cellules présentes dans notre corps tout au long de notre vie. Elles ne sont pas capables de produire n'importe quel type de cellule, mais elles sont souvent capables de produire plusieurs types de cellules pour reconstituer le tissu auquel elles sont associées.

Cellules souches embryonnaires (CSE)

Les cellules souches embryonnaires (CSE) ont un potentiel illimité pour produire des cellules spécialisées du corps. Elles sont pluripotentes: elles peuvent se différencier en n'importe quel type de cellule du corps. Les CSE humaines ont été cultivées pour la première fois en laboratoire en 1998. Ces cellules sont dérivées d'un stade très précoce du développement. L'embryon est constitué d'une centaine de cellules, formant une structure appelée blastocyste.

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Les CSE peuvent être utilisées pour étudier le développement de tissus spécifiques. Elles peuvent également être utilisées pour tester des médicaments et pour modéliser des maladies dans différents tissus sans avoir à prélever des échantillons de tissus sur les patients. L'utilisation des CSE à des fins de recherche ou en clinique pose encore quelques problèmes pratiques et éthiques, et la recherche sur l'embryon et sur les CSE est strictement encadrée par les lois de bioéthique.

Cellules souches pluripotentes induites (CSPi / iPS)

Les iPSC constituent une source de cellules semblables aux CSE à laquelle on peut accéder sans avoir à créer un blastocyste. Elles peuvent être utilisées pour étudier le processus de développement, les facteurs impliqués dans la croissance de types de tissus spécifiques, et comme moyen de modéliser des maladies en laboratoire. D'un point de vue clinique, la découverte de ces cellules souches pluripotentes induites (CSPi) a fait naître l'espoir que des cellules pourraient théoriquement être fabriquées à partir de la peau d'un patient (ou d'autres tissus) afin de traiter sa maladie. Cela éviterait le risque de rejet immunitaire.

La reprogrammation consiste à introduire dans la cellule adulte des copies de quatre gènes de pluripotence (Oct3/4, Sox2, c‑Myc, et Klf4) grâce à des vecteurs non intégratifs (ARNm ou dérivés du virus de Sendaï). L'expression transitoire de ces gènes entraîne une dédifférenciation de la cellule et une restauration de sa capacité de prolifération illimitée, les deux caractéristiques d'une cellule souche pluripotente.

Cellules souches spécifiques d'un tissu (adultes)

De nombreux tissus du corps humain sont maintenus et réparés tout au long de la vie par des cellules souches. Ces cellules souches spécifiques à un tissu sont très différentes des cellules souches embryonnaires. Elles ne sont pas pluripotentes et sont souvent multipotentes ou même unipotentes. Par exemple, les cellules souches neurales ne peuvent se différencier qu'en cellules cérébrales ; les cellules souches hématopoïétiques ne peuvent se différencier qu'en cellules sanguines et immunitaires spécialisées.

Fonctionnement thérapeutique : mécanismes et propriétés

Le principal effet thérapeutique des cellules souches est leur capacité à produire des cytokines et des facteurs de croissance dans l'espace intercellulaire. Ces produits chimiques spéciaux peuvent activer les fonctions régénératrices de cellules distantes et favoriser la récupération des tissus. Ce mécanisme s'appelle la régulation paracrine.

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En thérapie, lorsque les cellules souches sont introduites dans le corps d'un patient, elles circulent dans le système sanguin jusqu'à ce qu'elles soient attirées par les protéines sécrétées autour des tissus enflammés ou endommagés. Les cytokines aident à bloquer les signaux d'inflammation dans diverses maladies, y compris les processus auto-immuns. Une caractéristique importante de ces molécules de signal est que leurs concentrations peuvent être régulées par une inflammation et dépendent strictement du stade de régénération des tissus.

Les cellules souches ont des propriétés immunomodulatrices et peuvent être utilisées pour traiter une grande variété de maladies. Les cellules souches mésenchymateuses ne produisent pas de protéines spécifiques reconnues par le système immunitaire et restent donc « invisibles ». Les cellules stromales mésenchymateuses multipotentes (MMSC) sont utilisées en thérapie en raison de leur capacité à activer la récupération des tissus endommagés.

Sources et produits cellulaires utilisés en clinique

Les cellules souches peuvent provenir du patient (cellules autologues) ou d'un donneur (allogéniques). Vous avez peut-être entendu parler du traitement de maladies par transplantation de moelle osseuse. Aujourd'hui, la moelle osseuse n'est pas la seule source de cellules pour le traitement. Les cellules souches du sang de cordon peuvent être prélevées du cordon ombilical d'un nouveau-né après la naissance. Les cellules peuvent être congelées (« cryopréservées ») dans des banques de cellules et utilisées ultérieurement.

Chez Swiss Medica, nous utilisons des cellules stromales mésenchymateuses et hématopoïétiques autologues (propres) et allogéniques (données), des fibroblastes, des cellules T régulatrices, des cellules dendritiques, des cellules mononucléées de la moelle osseuse et une fraction vasculaire stromale. Le produit cellulaire le plus couramment utilisé est basé sur des cellules stromales mésenchymateuses multipotentes (MMSC).

Fraction vasculaire stromale (SVF)

Les FSV contiennent diverses cellules souches et progénitrices, y compris des MMSC, ainsi que des cellules immunitaires (monocytes et macrophages), des fibroblastes, des péricytes, des cellules progénitrices endothéliales et d'autres types de cellules utiles impliquées dans le processus de régénération.

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MMSC cultivés

En cas de concentration élevée, les MMSC transplantés améliorent la survie et le renouvellement des cellules de tissus sains en activant la différenciation des cellules souches locales, qui aident à restaurer les fonctions des tissus perdus. En raison de leur capacité à activer la récupération des tissus endommagés, ils sont utilisés dans le traitement d’un grand nombre de pathologies, y compris les maladies neurodégénératives, le diabète, l’arthrite et l’arthrose, les troubles du système digestif, l’hypertension artérielle et l’infarctus, les maladies pulmonaires, l’obésité, la dysfonction érectile.

Fibroblastes

Les fibroblastes sont les cellules du derme responsables de la capacité de la peau à se réparer et à se renouveler. Les fibroblastes ont pour fonction de produire du collagène, de l’élastine et de l’acide hyaluronique.

Applications cliniques : où en sommes-nous ?

La transplantation de cellules souches sanguines pour traiter les maladies du sang et du système immunitaire ou reconstituer le système sanguin après traitements de certains cancers est la mieux établie et la plus largement utilisée des thérapies à base de cellules souches. Les cellules souches cutanées sont utilisées depuis les années 80 pour faire pousser des greffons de peau destinés aux patients avec des brûlures graves. Un nouveau traitement à base de cellules souches pour réparer les lésions de la cornée a récemment reçu l'autorisation de commercialisation en Europe.

La thérapie cellulaire a été développée au cours des 30 dernières années et a montré des résultats dans le traitement de pathologies telles que le diabète, la sclérose en plaques, les encéphalopathies, les maladies rhumatismales, la cardiomyopathie, les affections consécutives à une crise cardiaque ou à un accident vasculaire cérébral, la maladie pulmonaire obstructive chronique, la maladie d’Alzheimer, la myasthénie, la maladie de Crohn, l'autisme, la cirrhose et bien d’autres.

Exemples de cas cliniques

Marino de Melbourne, Australie, 41 ans. On lui a diagnostiqué une sclérose en plaques. Il avait des problèmes d’équilibre, de vision, de sensations dans les mains. Les médicaments ne fonctionnaient pas. Celeste des USA. Apparition juvénile de diabète sucré. Il y a deux ans, elle a été traitée avec des cellules souches prélevées dans sa propre moelle osseuse. Cela a donné une augmentation de son niveau de peptide C qui a presque doublé, passant de 0,03 à <0,05. Cet indicateur montre le niveau de production d’insuline naturelle. Après la deuxième thérapie avec des cellules stromales mésenchymateuses, le taux de C-peptide est passé de 1,15 à 1,9.

Un patient de Londres a amené sa mère âgée de 77 ans à Swiss Medica pour y être soignée. Elle souffrait de douleurs dans les jambes et d’une maladie cardiaque. Un traitement avec des cellules souches prélevées sur du sang de cordon ombilical donné a été appliqué. Les effets possibles du traitement avec des produits cellulaires ne seront pas les mêmes dans tous les cas, chaque patient est unique.

Procédure clinique : évaluation, préparation et administration

Premièrement, le patient subit un examen complet pour déterminer son état de santé actuel. Avant de commencer la thérapie cellulaire, le patient subit un examen médical approfondi pour confirmer son admissibilité au traitement. Plusieurs études diagnostiques aident le médecin à évaluer l’état de santé du patient et à déterminer si une procédure de cellules souches est une option viable.

Analyses sanguines : Les médecins prélèvent des échantillons de sang du patient pour vérifier différents paramètres tels que la numération formule sanguine (NFS), la biochimie, le groupe sanguin et la présence éventuelle de maladies telles que l’hépatite, le VIH ou le CMV. Évaluation cardiaque : Les patients peuvent subir des examens, tels qu’un électrocardiogramme ou un échocardiogramme, pour évaluer la fonction cardiaque.

Ensuite, la question est de savoir si des cellules souches auto-sourcées ou provenant de donneurs seront utilisées. Dans le premier cas, la biopsie est réalisée et les cellules stromales sont isolées à partir du biomatériau du patient. Ensuite, les cellules récoltées sont cultivées au volume requis. Généralement, cela prend 3-4 semaines en fonction du potentiel de prolifération des MMSC.

Avant utilisation, un test de stérilité et de sécurité infectieuse/bactériologique est effectué. Ensuite, un passeport du produit cellulaire est établi. Le volume de la masse cellulaire nécessaire au traitement est calculé en fonction du poids du patient.

Habituellement, la procédure d’introduction d’un produit cellulaire prend très peu de temps. Par exemple, une perfusion intraveineuse prend environ 30 minutes. Le patient est surveillé pendant 2 heures après l’administration (pouls, tension artérielle, fréquence cardiaque, BH, diurèse, ECG, saturation en O2). Après la période d’observation, le patient peut reprendre sa vie normale peu de temps après la greffe de cellules.

Sécurité, limites et perspectives

Le risque est assez faible. Les cellules stromales mésenchymateuses multipotentes ne déclenchent généralement pas une mauvaise réponse du système immunitaire. Le rejet est très rare, même en cas de don de cellules. Cependant, l'utilisation de cellules souches n'est pas une solution miracle ni un remède universel.

Il peut s'écouler quelques semaines ou quelques mois avant que les cellules transplantées ne commencent à agir pleinement, mais vous pouvez constater des améliorations peu de temps après les avoir reçues. Nous ne pouvons pas garantir que vous vous sentirez mieux à une date précise. L'utilisation de produits cellulaires est effectuée sous surveillance médicale.

Malgré l’énorme quantité de recherches entreprises, le faible nombre de nouveaux traitements efficaces accessibles aux patients est encore décevant. La recherche sur les cellules souches suscite de grands espoirs mais le nombre de traitements à base de cellules souches est encore peu élevé. C’est dû en partie au fait que les maladies complexes nécessitent des traitements complexes et personnalisés.

Toutes les thérapies à base de cellules souches doivent être considérées comme expérimentales tant qu'elles n’ont pas franchi avec succès les phases des essais cliniques nécessaires pour prouver leur innocuité et bénéfice clinique. Certains prestataires proposent des produits à base de cellules souches qui n’ont pas été soumis à l’approbation rigoureuse des autorités ; une extrême prudence est recommandée.

Applications de recherche et modèles de maladies

Les cellules souches peuvent être utilisées pour étudier le développement. Les cellules souches peuvent nous aider à comprendre comment un organisme complexe se maintient. En laboratoire, les scientifiques peuvent « suivre » des cellules souches individuelles qui se divisent et se spécialisent pour maintenir la peau, les os, les muscles et d'autres tissus.

Les cellules souches pourraient être utilisées pour modéliser des maladies génétiques et tester de nouveaux traitements médicaux. Les chercheurs ont, par exemple, généré des cellules du cerveau à partir de cellules iPS issues d'échantillons de la peau de patients atteints de troubles neurologiques tels que la trisomie 21 ou la maladie de Parkinson. Ces cellules nerveuses cultivées en laboratoire présentent des signes typiques des maladies des patients.

Les progrès récents permettent également de recréer des structures biologiques de plus en plus complexes : en associant plusieurs types cellulaires, les chercheurs peuvent produire des tissus miniatures en deux dimensions ou même des organoïdes, petites structures tridimensionnelles qui reproduisent certaines caractéristiques d'organes humains.

Exemples d'indications en essai ou en clinique

• Greffes de cellules souches sanguines pour leucémies et maladies hématologiques.
• Greffes de peau cultivée pour grands brûlés.
• Thérapies limbales pour la régénération de la cornée.
• Essais cliniques exploratoires pour DMLA, maladies neurodégénératives, infarctus et lésions de la moelle épinière.

Comment se déroule l'accompagnement et le suivi ?

Du début à la fin, nos conseillers médicaux sont là pour répondre à toutes les questions sur la greffe de cellules souches. Nos conseillers médicaux vous accompagnent à chaque étape du processus de thérapie par cellules souches, vous garantissant une information complète. Vous pouvez contacter un conseiller médical Swiss Medica pour discuter de votre état avec un spécialiste de notre clinique ou vous pouvez également laisser vos coordonnées pour un rappel.

Lorsque les patients rentrent chez eux, nos médecins les suivent pendant quelques mois pour s’assurer que leur état évolue correctement. Pour obtenir les meilleurs résultats, une approche intégrée est utilisée, l’utilisation de cellules souches n’étant que l’une des étapes. Pour améliorer l’efficacité des cellules souches implantées, des traitements supplémentaires qui accélèrent la guérison et réduisent les symptômes peuvent être utilisés.

Ressources et preuves scientifiques

Plusieurs revues et études scientifiques ont étudié les propriétés des cellules souches : De Miguel MP et al., « Immunosuppressive properties of mesenchymal stem cells: advances and applications. », Wang Y. et al., « La sécurité de la thérapie MSC au cours des 15 dernières années : une méta-analyse. », Pandey A.C. et al., et d'autres travaux cités montrent l'ampleur des recherches actuelles.

Les cellules souches sont la matière première du corps humain, à partir de laquelle sont générées les cellules dotées de fonctions plus spécialisées. Il existe différents types de cellules souches, et leurs applications thérapeutiques et expérimentales continuent de se développer. Les progrès sont prometteurs, mais la prudence et la rigueur scientifique restent indispensables.

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