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Différentiation neurale de cellules souches épiblastes par désactivation des canaux de circulation pour les molécules de signalisation FGF. Les mécanismes moléculaires qui permettent aux cellules humaines tout comme aux cellules de souris de se différencier sont souvent similaires mais peuvent parfois différer de manière conséquente. (Photo: Boris Greber)Résumé pour BabelFAmily : Jean-Vivien Maurice

Publié dans ScienceDaily le 9 mars 2010

En Occident, la loi permet généralement les recherches sur humains seulement une fois que ces recherches ne peuvent plus être poursuivies sur des animaux. Par exemple, la souris est l’animal le plus utilisé pour les simulations expérimentales dans la recherche en biologie humaine. En effet, malgré les apparences, les souris nous sont similaires aux niveaux les plus fondamentaux. Par exemple, 99 pour cent des gènes de la souris trouvent un équivalent dans le génome humain.
 
Mais les tests comme ceux pratiqués sur la souris n’apportent souvent que peu d’information utiles sur les résultats potentiels qui pourront être obtenus chez l’humain, et peuvent parfois même induire en erreur, ainsi que le montre une étude récente menée par Hans Schöler et d’autres scientifiques à l’Institut Max Planck pour la Biomédecine Moléculaire à Münster.

Pendant des années, les scientifiques se sont demandés jusqu’à quel point ils pouvaient transposer les résultats obtenus par l’étude de cellules souches embryonnaires de souris aux mêmes types de cellule chez l’humain.
En effet, chez les deux espèces ces cellules sont pluripotentes – elles peuvent se différencier en n’importe quel des plus de 200 types de cellules du corps – et sont dotées du facteur de transcription Oct4 – le gène codant pour une des protéines qui permettent aux cellules souches embryonnaires de se maintenir en fonctionnement et de rester des cellules souches au lieu de se différencier, les rendant potentiellement immortelles.

On sait depuis un moment qu’à d’autres égards, les cellules souches embryonnaires diffèrent énormément entre l’humain et la souris. Par exemple certaines des substances qui chez la souris signalent à ces cellules de se différencier en cellules hépatiques, nerveuses ou musculaires ne produisent aucun effet ou alors produisent un tout autre effet chez l’humain.

Même si l’on n’est toujours pas sûr de connaître les raisons de ces différences, en 2007 2 équipes de chercheurs ont réussi à isoler sur l’embryon de la souris un nouveau type de cellules pluripotentes qui s’annonce prometteur. En effet traditionnellement les cellules souches embryonnaires sont dérivées par culture en laboratoire à partir de blastocytes – embryons à un stage très précoce de développement, avant même que se soit formé le placenta.
Cependant les chercheurs ont réussi à isoler des cellules souches pluripotentes sur des embryons à un stage de développement plus avancé, le stade de l’épiblaste. Ces cellules ont été baptisées cellules souches épiblastes. Elles proviennent en effet de l’épiblaste, stage du développement embryonnaire qui doit son nom à l’enveloppe qui se forme autour de l’embryon lorsque celui-ci vient se loger contre la paroi de l’utérus– et qui deviendra entre autres la peau de l’individu.

Bien que ces cellules correspondent  à un stade plus avancé de l’embryon de la souris, elles montrent un fonctionnement plus similaire aux cellules souches embryonnaires humaines que les cellules souches dérivées de blastocytes.
Par exemple, tout comme les cellules souches embryonnaires humaines, elles peuvent être cultivées et maintenues à un état à partir duquel elles peuvent être différenciées en n’importe quel tissu, et ce grâce à la même hormone, le facteur de croissance FGF2.
Boris Greber, qui a  mené une des 2 études, conclut : « Sur le plan scientifique, les cellules souches épiblastes de souris sont donc plus ou moins identiques aux cellules souches embryonnaires humaines. »

Des divergences au niveau des signaux moléculaires

 Mais Greber, en tant que biochimiste, a approfondi la question et dans la dernière étude de son équipe sur la comparaison des effets de facteurs ou inhibiteurs de croissance entre les 2 espèces, il est établi une différence cruciale : le facteur de croissance FGF favorise le renouvellement de la cellule-souche embryonnaire humaine, alors que ce n’est pas le cas chez les cellules embryonnaires épiblastes de souris.

Hans Schöler explique ainsi : « Au final, cela signifie que les tests préliminaires sur animaux peuvent être non seulement inutiles, mais aussi parfois trompeurs. » Il en conclut que les cellules souches embryonnaires humaines vont continuer à être indispensables pour la recherche sur les cellules souches.
 « Les succès récents qui nous ont permis de reprogrammer des cellules humaines adultes somatiques – [NdT] les cellules somatiques constituent l’ensemble des cellules différenciées, par opposition aux cellules souches, et il s’agit ici, je pense, de « reprogrammer » des cellules somatiques pour en faire des cellules souches – peuvent faire croire que les tests sur cellules souches embryonnaires humaines sont inutiles. Mais les apparences sont trompeuses. »
Ni la technologie pour reprogrammer, ni la technologie pour différencier à volonté les cellules, ne sont encore complètement développées.

Les cellules souches humaines demeurent indispensables

Seule une minorité des cellules somatiques que les scientifiques triturent afin de les reprogrammer finissent par afficher les qualités requises. Et il faut encore des tests sophistiqués qui prennent beaucoup de temps, afin de pouvoir les isoler de la grande majorité des cellules pour qui la « reprogrammation » a échoué.
D’après Schöler, « notre dernière étude montre que les systèmes de modélisation sur  animaux ne conviennent pas. Si nous devons en particulier développer des thérapies sûres et efficaces à base de cellules souches, nous aurons besoin de cellules embryonnaires humaines comme standard incontestable pour éprouver tous les traitements. Dans ces cas-là , l’expérimentation sur des cellules animales risque de gâcher des ressources et un temps précieux. »

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