Un « effacement de la mémoire » des cellules souches pourrait être la clé de meilleures thérapies régénératives

Republié par Platon

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Les cellules souches sont des types particuliers de cellules dans notre corps qui peuvent devenir n'importe quel autre type de cellule. Ils ont un énorme potentiel pour la médecine, et des essais sont actuellement en cours utilisant des cellules souches pour remplacer les cellules endommagées dans les maladies comme Parkinson.

Une façon d'obtenir des cellules souches est à partir d'embryons humains, mais cela présente des préoccupations éthiques et des limites pratiques. Une autre façon consiste à transformer des cellules adultes de la peau ou d'ailleurs en ce qu'on appelle des « cellules souches pluripotentes induites » (cellules iPS).

Cependant, ces cellules portent parfois une «mémoire» du type de cellule qu'elles étaient, ce qui peut les rendre moins prévisibles ou moins efficaces lorsque nous essayons de les transformer en d'autres types de cellules.

Dans une étude publié dans Nature, mes collègues et moi avons trouvé un moyen d’effacer cette mémoire, pour que les cellules iPS fonctionnent davantage comme des cellules souches embryonnaires.

Grande promesse pour la médecine régénérative

Des cellules matures et spécialisées comme les cellules de la peau peuvent être reprogrammées en cellules iPS en laboratoire. Ces cellules « vierges » sont très prometteuses en médecine régénérative, un domaine axé sur la régénération, la réparation ou le remplacement de cellules, d'organes ou de tissus endommagés ou malades.

Les scientifiques peuvent fabriquer des cellules iPS à partir des propres tissus d'un patient, ce qui réduit le risque que les nouvelles cellules soient rejetées par le système immunitaire du patient.

Pour prendre un exemple, les cellules iPS sont en train d'être testé pour fabriquer des cellules pancréatiques productrices d'insuline pour aider les personnes atteintes de diabète. Nous n'en sommes pas encore là, mais c'est un exemple de ce qui pourrait être possible.

La recherche utilisant des cellules iPS est un domaine qui progresse rapidement, mais de nombreux défis techniques subsistent. Les scientifiques cherchent toujours à mieux contrôler les types de cellules iPS et à garantir la sécurité du processus.

L'un de ces défis techniques consiste à surmonter la «mémoire épigénétique», où les cellules iPS conservent des traces du type de cellule qu'elles étaient autrefois.

Mémoire épigénétique et comment elle peut altérer l'utilisation des cellules iPS

Pour comprendre la « mémoire épigénétique », parlons d'abord d'épigénétique. Notre ADN porte des séquences d'instructions appelées gènes. Lorsque divers facteurs influencent l'activité des gènes (les activant ou les désactivant) sans modifier la séquence d'ADN elle-même, on parle d'épigénétique, ce qui signifie littéralement « au-dessus de la génétique ».

L'épigénome d'une cellule est un terme collectif pour décrire toutes les modifications épigénétiques dans une cellule. Chacune de nos cellules contient le même ADN, mais l'épigénome contrôle quels gènes sont activés ou désactivés, ce qui détermine s'il devient une cellule cardiaque, une cellule rénale, une cellule hépatique ou tout autre type de cellule.

Vous pouvez considérer l'ADN comme un livre de cuisine et l'épigénome comme un ensemble de signets. Les signets ne modifient pas les recettes, mais ils indiquent celles qui sont utilisées.

De même, les marques épigénétiques guident les cellules vers interpréter le code génétique sans le modifier.

Lorsque nous reprogrammons une cellule mature dans une cellule iPS, nous voulons effacer tous ses «signets». Cependant, cela ne fonctionne pas toujours complètement. Lorsque certains signets subsistent, cette « mémoire épigénétique » peut influencer le comportement des cellules iPS.

Une cellule iPS fabriquée à partir d'une cellule cutanée peut conserver une "mémoire" partielle d'être une cellule cutanée, ce qui la rend plus susceptible de redevenir une cellule semblable à la peau et moins susceptible de se transformer en d'autres types de cellules. En effet, certaines des marques épigénétiques de l'ADN peuvent indiquer à la cellule de se comporter comme une cellule cutanée.

Cela peut être un obstacle à l'utilisation des cellules iPS car cela peut avoir un impact sur le processus de transformation des cellules iPS en types de cellules souhaités. Cela pourrait également affecter la fonction des cellules une fois qu'elles sont créées. Si vous souhaitez utiliser des cellules iPS pour aider à réparer un pancréas, mais que les cellules ont une "mémoire" d'être des cellules de la peau, elles pourraient ne pas fonctionner aussi bien que les vraies cellules pancréatiques.

Comment effacer la mémoire épigénétique des cellules iPS et améliorer la fonction

Surmonter le problème de la mémoire épigénétique dans les cellules iPS est un défi largement reconnu pour la médecine régénérative.

En étudiant comment l'épigénome se transforme lorsque nous reprogrammons des cellules cutanées adultes en cellules iPS, nous avons découvert une nouvelle façon de reprogrammer les cellules qui efface plus complètement la mémoire épigénétique. Nous avons fait cette découverte en reprogrammant les cellules à l'aide d'une méthode qui imite la réinitialisation naturelle de l'épigénome des cellules embryonnaires.

Au cours du développement précoce d'un embryon, avant son implantation dans l'utérus, les marques épigénétiques héritées des spermatozoïdes et des ovules sont essentiellement effacées. Cette réinitialisation permet aux cellules embryonnaires précoces de repartir à zéro et de devenir n'importe quel type de cellule au fur et à mesure que l'embryon grandit et se développe.

En introduisant une étape au cours du processus de reprogrammation qui imite brièvement ce processus de réinitialisation, nous avons créé des cellules iPS qui ressemblent davantage à des cellules souches embryonnaires qu'à des cellules iPS conventionnelles.

Un effacement plus efficace de la mémoire épigénétique dans les cellules iPS renforcera leur potentiel médical. Cela permettra aux cellules iPS de se comporter comme des « ardoises vierges » comme les cellules souches embryonnaires, les rendant plus susceptibles de transformer en n'importe quel type de cellule désiré.

Si les cellules iPS peuvent oublier leurs identités passées, elles peuvent de manière plus fiable devenir n'importe quel type de cellule et aident à créer des cellules spécifiques nécessaires aux thérapies, comme de nouvelles cellules productrices d'insuline pour une personne atteinte de diabète ou des cellules neuronales pour une personne atteinte de la maladie de Parkinson. Cela pourrait également réduire le risque de comportements inattendus ou de complications lorsque les cellules iPS sont utilisées dans des traitements médicaux.

Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.

Crédit image: NIH