De notre correspondante
à New York
LES CELLULES souches embryonnaires humaines, capables de s'autorenouveler (de se multiplier à l'identique pour produire des cellules souches embryonnaires - CSE) et de se différencier dans certaines conditions, pour engendrer n'importe laquelle des 220 différents types de cellules de l'organisme, sont porteuses de promesses thérapeutiques.
Il reste toutefois à découvrir comment gouverner in vitro le processus de différenciation de ces cellules vers les différents types de cellules spécialisées.
Les efforts pour convertir ces cellules en neurones moteurs s'étaient montrés jusqu'à présent infructueux. Ces cellules figurent parmi les premières structures nerveuses qui émergent dans un embryon en développement ; la période durant laquelle il faut intervenir pour guider le destin des cellules est donc très courte. De plus, le cocktail chimique complexe, composé de facteurs de croissance et d'hormones, restait inconnu pour guider les CSE humaines vers la bonne voie de différenciation.
« Il faut induire un changement pas à pas des CSE ; et chaque pas comporte des conditions différentes et un intervalle de temps strict », explique dans un communiqué le Dr Zhang. Ce chercheur et son équipe de l'université de Wisconsin-Madison (États-Unis) ont réussi ce pari difficile, après des centaines de tâtonnements, en variant les facteurs de croissance et les morphogènes. Leurs travaux sont publiés dans la revue « Nature Biotechnology ».
D'abord des cellules neuroectodermiques qui s'organisent en rosettes.
L'équipe américaine montre que, après induction nerveuse, les CSE humaines produisent dans un premier temps des cellules neuroectodermiques précoces (huit à dix jours après induction nerveuse), lesquelles s'organisent en rosettes et expriment le facteur de transcription Pax6 mais pas le facteur Sox1 ; puis, dans un second temps, il y a formation de cellules neuroectodermiques tardives (14 jours après induction nerveuse), qui s'organisent en structures de type tube neural et expriment à la fois Pax6 et Sox1.
Seules les cellules neuroectodermiques précoces peuvent être spécifiées en progéniteurs de motoneurones, grâce à l'acide rétinoïque, puis différenciées en motoneurones rachidiens en présence de la molécule sonic hedgehog.
Ces motoneurones générés in vitro expriment la protéine d'homéodomaine HoxC8 (exprimée par les cellules dans les régions thoraciques), l'acétylcholine transférase et le transporteur vésiculaire de l'acétylcholine ; ils induisent le groupement des récepteurs acétylcholine dans les myotubes et présentent bien une activité électrophysiologique.
Une survie en culture pendant plus de trois mois.
Ces motoneurones rachidiens ont survécu en culture pendant plus de trois mois, annonce le Dr Xue Jun-Li, premier signataire de ce travail.
« Cette étude révèle des aspects uniques de la différenciation nerveuse à partir des CSE humaines, remarque l'équipe. L'expression de Pax6 dans les cellules neuroépithéliales humaines antérieure à celle de Sox1 contraste avec le mode d'expression de Pax6 qui est postérieur à Sox6 dans d'autres animaux, dont la souris. »« Par conséquent, poursuivent les chercheurs, il ne faut pas supposer que toute information obtenue à partir des études animales et qu'un protocole permettant la différenciation des CSE murines puissent être directement appliqués aux CSE humaines. »
Le prochain objectif des chercheurs sera de tester si ces nouveaux neurones produits in vitro peuvent communiquer avec d'autres cellules lorsqu'ils sont transplantés chez un animal. En premier lieu, des embryons de poulet.
La sclérose latérale amyotrophique.
Des motoneurones fonctionnels produits à partir d'une source renouvelable de cellules SE humaines pourraient être utiles pour tester (screening) des molécules à usage pharmaceutique ciblant les maladies du motoneurone, comme la sclérose latérale amyotrophique (SLA).
Dans un avenir plus lointain, ces motoneurones pourraient être utilisés dans la thérapie de transplantation afin de remplacer des motoneurones endommagés par la maladie ou par un traumatisme médullaire.
« Nature Biotechnology », 30 janvier 2005, doi :10.1038/nbt1063.
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