Que sont-elles ? | tpe-cellulessouches

I. Les cellules souches embryonnaires

et leur exploitation dans le milieu médical

1- Que sont les cellules souches embryonnaires et que deviennent-elles?

Les cellules souches embryonnaires en quelques mots…

Les cellules souches embryonnaires sont des cellules non spécialisées issues de l'embryon lorsqu’il se trouve au tout début de son développement. En effet, l’embryon constitue la réserve la plus importante de cellules souches embryonnaires. Ces cellules sont dotées de deux fonctions principales ; elles ont la capacité de se multiplier à l'infini par simple division et peuvent donner naissance à tous les types de cellules présents dans l'organisme. Ainsi, notre corps est composé de 10 000 milliards de cellules regroupés en 200 et organes.

Cellules souches embryonnaires

En quoi consiste le développement de l’embryon ?

La cellule souche type, aussi appelée le zygote, est la cellule résultant de la fusion d’un gamète male, le spermatozoïde, et d’un gamète fille, l’ovaire. Le zygote est à l’origine du développement de l’embryon et va donner naissance à tous les types de cellules. L’œuf fécondé va ainsi générer un individu de 10 000 milliards de cellules regroupées dans environ 200 tissus.

Le zygote, correspondant à l’ovule fécondé, est entouré d’une membrane, appelée zone pellucide. Au bout de 24 heures, le zygote se divise en deux cellules, appelées blastomères, puis en quatre blastomères le second jour ainsi qu’en huit blastomères lors du troisième jour.

Les huit cellules présentes dans l’embryon à ce stade sont appelées : cellules souches totipotentes.

Afin de se multiplier, les cellules subissent la mitose (cliquer sur le lien), processus permettant de donner deux cellules filles identiques entre elles et identiques génétiquement à la cellule mère.

Au bout du quatrième jour, l’embryon est alors composé d’une trentaine de cellules encore individualistes. Durant cette phase, l’embryon est surnommé « morula », signifiant « petite mûre ».

Puis les cellules changent de morphologie et se compactent. Une cavité liquidienne, le , se forme dans l’embryon. L’embryon prend alors le nom de . La périphérie du blastocyste est composée d’une couche de cellules aplaties appelées , un centre liquidien et d’une série de cellules appelée « ». « La masse cellulaire interne » contient les cellules souches embryonnaires, qui vont être à l’origine de l’ensemble des cellules présentes dans notre corps.

Les premières phases du développement de l'embryon

Ainsi les cellules souches embryonnaires correspondent aux cellules mères ; elles vont donner l’ensemble des types cellulaires qui composent notre organisme.

La cellule souche adulte, issue d’une cellule mère, est composée d’un noyau, d’une membrane plasmique et d’un cytoplasme.

Les cellules souches adultes sont présentes dans presque tous les tissus de l’organisme. Elles ont également la capacité de s’auto-renouveler mais ne peuvent donner naissance qu’à un nombre de types cellulaires limité. Elles ne peuvent produire que les cellules appartenant au tissu dans lequel elles se trouvent. En effet, elles sont déjà engagées dans une fonction et leur rôle au sein de l’organisme est déjà déterminé. Suite à leur différenciation, il existe alors plusieurs sortes de cellules souches adultes telles que les cellules neuronales ou encore les cellules sanguines.

Leur potentiel est donc moins important que celui des cellules souches embryonnaires, tant au niveau de la différenciation qu’au niveau de la prolifération des cellules.

Schéma représentant les différentes étapes du développement de l'embryon et le devenir des cellules souches embryonnaires

Quels sont les différents types de cellules souches ?

Au cours du développement de l’embryon puis du fœtus, on remarque l’existence de plusieurs types de cellules souches. Les cellules souches sont diverses et présentent des capacités de différenciation et de multiplication très différentes selon leur origine. En effet, il faut distinguer les cellules souches embryonnaires des cellules souches adultes, ayant toutes des fonctionnalités différentes.

Les cellules totipotentes

Dans les premiers jours du développement embryonnaire, les huit premières cellules issues de l'œuf fécondé sont totipotentes. Elles produisent l’ensemble des cellules de l’embryon et ont la possibilité de former un embryon entier à elles seules. Ce dernier, capable de s’implanter dans l’utérus, pourra alors donner naissance à un enfant.

Mais les cellules totipotentes ne sont pas des cellules souches à proprement parler car elles ne possèdent pas la capacité de s’auto-renouveler sans limite. En effet, elles perdent très vite leur propriété de totipotence au bout de quelques divisions cellulaires.

Les cellules souches embryonnaires ou cellules souches pluripotentes

Les cellules souches pluripotentes apparaissent plus tard, c’est-à-dire au-delà de quatre jours après la fécondation. Elles ont la possibilité de se différencier en cellules de n’importe quel tissu organique mais, contrairement aux cellules totipotentes, ne peuvent pas former un fœtus entier. En effet, elles sont incapables de se différencier pour donner les annexes embryonnaires telles que le placenta et le cordon ombilical.

Ces cellules sont également à l’origine des cellules reproductrices (ovocyte ou spermatozoïde) intervenant dans la fécondation, appelées cellules germinales.

Puis, au cours du développement humain, les cellules se différencient et se spécifient afin de former tous les tissus présents dans notre corps. Leurs fonctions deviennent alors restreintes.

Cellules souches multipotentes

Les cellules multipotentes sont capables de générer plusieurs types cellulaires différenciés. Elles produisent des cellules de morphologie et de fonction différentes, souvent regroupées au sein d’un même tissu. En effet, elles peuvent donner plusieurs types de cellules mais appartenant à une même famille. Ces dernières engendrent des tissus différents selon leur situation dans l’organisme.

Par exemple :

Les cellules souches du cerveau donnent naissance aux différentes sortes de neurones et aux autres cellules du système nerveux.
Les cellules souches hématopoïétiques, produites par les cellules souches de la moelle osseuse, sont capables de donner l’ensemble des cellules du sang : les globules rouges (responsable de l’oxygénation du sang), les plaquettes (intégrité des vaisseaux sanguins), ainsi que tous les types de globules blancs du corps humain tels que les lymphocytes, les polynucléaires et les monocytes participant à la défense contre les organismes étrangers.
Les cellules souches mésenchymateuses sont, elles, capables de générer les tissus de soutien, l’os et le cartilage.

Les cellules souches adultes ou cellules souches somatique:
Cellules souches multipotentes et cellules souches unipotentes

Les cellules souches adultes, dites également cellules souches somatiques, sont présentes chez l’adulte mais également chez l’enfant, notamment dans le cordon ombilical.

L’auto renouvellement des cellules souches adultes se fait par division cellulaire au cours de laquelle une cellule souche donne deux cellules : deux cellules souches lors d’une division symétrique ou une cellule souche et une dans le cas d’une division asymétrique.

Cellules souches unipotentes

Les cellules souches unipotentes sont capables de donner naissance à un seul type cellulaire comme la peau, le foie ou encore la muqueuse.

Par exemple, les cellules souches dites « satellites » du muscle squelettique ne sont capables de former que des cellules musculaires.

Les cellules souches sont présentes dans presque tout notre organisme. Cependant, on peut noter que certains organes tels que le cœur et le pancréas ne renferment pas de cellules souches. Ils n’ont donc aucune possibilité de régénération en cas de lésion.

Les cellules souches pluripotentes induites

Il existe également les cellules pluripotentes induites (cliquer sur le lien) qui sont des cellules reprogrammées en laboratoire. En effet, elles sont obtenues par reprogrammation génétique de cellules adultes spécialisées. On injecte dans ces dernières quatre gènes de pluripotence.

Ces cellules sont également capables de se multiplier indéfiniment et de se différencier en différents types cellulaires qui composent un organisme adulte. Elles possèdent les mêmes propriétés que les cellules souches embryonnaires et peuvent donc également permettre la régénération d’organes entiers.

*Positionner la souris sur les mots suivis d'un astérisque pour faire en apparaitre la définition.