Que sont les cellules souches embryonnaires et leurs principales caractéristiques ?

Les cellules souches embryonnaires sont des cellules spécifiques présentes dans les jeunes embryons. Elles présentent trois caractéristiques principales : pluripotence, autorenouvellement et capacité à se transformer en n'importe quel type cellulaire. Elles peuvent fabriquer des tissus à partir des couches ectodermique, mésodermique et endodermique. Les cellules souches embryonnaires sont différentes des cellules souches adultes. Elles peuvent se répliquer sans interruption. Elles peuvent également se transformer en tous types de cellules du corps. Les scientifiques pensent que ces cellules sont importantes pour la médecine et la recherche.

Origine des cellules souches embryonnaires

Source du blastocyste

tige embryonnaire La formation des cellules commence très tôt dans la vie humaine. Les scientifiques les extraient de l'intérieur d'un blastocyste. Un blastocyste se forme cinq ou six jours après la fécondation. À ce stade, l'embryon est une boule creuse contenant environ 50 cellules. La partie interne deviendra le fœtus. Les cellules externes formeront le placenta. Cela se produit avant que l'embryon ne se fixe à l'utérus.

La plupart des embryons destinés à la recherche proviennent d'embryons surnuméraires obtenus lors d'une FIV. Les couples disposent souvent d'embryons restants après des traitements de fertilité. S'ils n'en ont pas besoin, ils peuvent les donner à la recherche. Les chercheurs privilégient l'utilisation d'embryons congelés. Cela permet d'éviter les problèmes éthiques et de laisser aux familles le temps de choisir. Il arrive également que des embryons qui ne peuvent pas être utilisés pour une grossesse après des tests soient donnés.

Remarque : Les familles doivent donner leur accord avant que les embryons soient utilisés à des fins de recherche. Cela protège leurs droits et leurs choix.

Dérivation in vitro

Les scientifiques utilisent différentes méthodes pour extraire la masse cellulaire interne du blastocyste.

• L'immunochirurgie utilise des anticorps spéciaux pour éliminer les cellules externes.
• La dissection mécanique utilise de minuscules aiguilles pour séparer la masse interne.
• La dissection au laser utilise une lumière focalisée pour découper la masse interne.
• Le placage direct place le blastocyste entier sur des cellules nourricières sans retirer la masse interne.

Après avoir obtenu la masse cellulaire interne, celle-ci est déposée sur des couches nourricières, souvent issues de cellules de souris, et cultivée dans un milieu spécial. Les étapes sont les suivantes :

1. Cultiver des embryons congelés jusqu’à ce qu’ils deviennent des blastocystes.
2. Utiliser la microchirurgie pour obtenir la masse cellulaire interne.
3. Placez la masse cellulaire interne sur les cellules nourricières avec des nutriments.
4. Laissez les cellules se développer et former des colonies.
5. Déplacez les colonies vers de nouveaux plats pour continuer à se développer.
6. Vérifiez si le les cellules peuvent devenir des types de cellules différents.

Environ 12,8% d'embryons donnés créent de nouveaux lignées de cellules souches embryonnairesLes embryons de bonne qualité comme de qualité inférieure peuvent fonctionner. Ce processus minutieux aide les scientifiques à créer des lignées cellulaires stables pour la recherche et la médecine.

Caractéristiques principales

Pluripotence

La pluripotence est la chose la plus importante à propos cellules souches embryonnairesCela signifie qu'une cellule peut se transformer en n'importe quelle cellule du corps. Les scientifiques qualifient ces cellules de pluripotentes, car elles peuvent produire des tissus à partir des trois feuillets germinaux. L'ectoderme produit le système nerveux et la peau. Le mésoderme produit les muscles, les os et le sang. L'endoderme produit l'intestin, le foie et les poumons. Les chercheurs ont montré que les cellules souches pluripotentes peuvent devenir ces types de cellules en recherchant des marqueurs génétiques spécifiques. Par exemple, NES, SOX1 et PAX6 montrent le neuroectoderme. FOXA2, SOX17 et GATA6 montrent l'endoderme. Les scientifiques utilisent également des tests protéiques pour vérifier si ces cellules peuvent devenir les trois feuillets germinaux.

La pluripotence permet aux cellules souches embryonnaires de constituer une source pour tout type de cellules dans l'organisme. Cette capacité particulière les rend utiles à la recherche et à la médecine.

Les chercheurs utilisent différentes expériences pour prouver la pluripotence : 1. Ils placent des cellules pluripotentes dans des souris et voient si les cellules produisent des tératomes, qui sont des tumeurs avec des tissus des trois feuillets germinaux. 2. Ils cultivent des corps embryonnaires en laboratoire, qui sont des groupes de cellules qui présentent des caractéristiques pluripotentes. 3. Dans les études sur la souris, les scientifiques placent ces cellules dans des blastocystes et vérifient si les cellules aident à fabriquer toutes les parties de l'embryon.

Voici un tableau qui montre quelques méthodes courantes utilisées par les scientifiques pour tester la pluripotence :

Auto-renouvellement

L'auto-renouvellement signifie que les cellules souches embryonnaires peuvent se répliquer pendant longtemps sans se modifier. Cela les maintient jeunes et en bonne santé. En laboratoire, les scientifiques cultivent ces cellules pendant des mois, voire des années. Elles continuent de se diviser sans perdre leurs caractéristiques spécifiques. Les cellules souches embryonnaires de souris ont besoin d'un signal appelé LIF pour maintenir leur auto-renouvellement. Le LIF active une voie appelée JAK-STAT3, qui contribue à la pluripotence des cellules. Les cellules souches embryonnaires humaines ont besoin d'autres signaux et de cellules nourricières spécifiques pour favoriser leur auto-renouvellement.

Les chercheurs vérifient l'auto-renouvellement en recherchant certains marqueurs, notamment Oct-4, Nanog et Sox-2. Si les cellules conservent ces marqueurs, elles restent indifférenciées et pluripotentes. Les scientifiques utilisent également la cytométrie de flux pour compter le nombre de cellules qui possèdent encore ces marqueurs après de nombreuses divisions.

L’auto-renouvellement permet aux cellules souches embryonnaires de fournir un approvisionnement constant de cellules pluripotentes pour la recherche et la thérapie.

Différenciation

Les cellules souches embryonnaires sont initialement des cellules non spécialisées. Au départ, elles n'ont pas de fonction dans l'organisme. Mais avec les bons signaux, ces cellules peuvent devenir des cellules spéciales, comme les cellules nerveuses, musculaires ou sanguines. C'est ce qu'on appelle la différenciation. Les scientifiques guident la différenciation en modifiant les signaux et les nutriments présents dans la culture cellulaire. À mesure que les cellules se transforment, elles perdent leur pluripotence et acquièrent de nouveaux marqueurs qui révèlent leur nouvelle fonction.

Quelques marqueurs principaux de l'embryon indifférencié cellules souches sont:

• Nanog
• 4 octobre
• Sox-2
• SSEA-3 et SSEA-4
• TRA-1-60 et TRA-1-81

Lorsque les cellules commencent à se différencier, elles perdent ces marqueurs et en acquièrent de nouveaux, correspondant à leur nouveau type cellulaire. Cette capacité à passer d'un état non spécialisé à un état spécialisé rend l'embryon cellule soucheC'est idéal pour étudier le développement et la maladie.

Les caractéristiques des cellules souches embryonnaires – pluripotence, auto-renouvellement et capacité de différenciation – les distinguent des autres types de cellules.

Cellules souches embryonnaires humaines et murines

Cellules souches embryonnaires humaines

Cellules souches embryonnaires humaines Proviennent de la masse cellulaire interne. Cette partie se trouve à l'intérieur d'un blastocyste humain. Les scientifiques cultivent ces cellules en laboratoire avec un soin particulier. Ils utilisent l'activine A et le FGF2 pour maintenir les cellules « préparées ». Préparées, elles peuvent se transformer en plusieurs cellules du corps. Cependant, elles ne sont pas aussi flexibles que les cellules « naïves » de certains animaux. Lorsqu'elles se développent, ces cellules paraissent plates dans la boîte de Pétri. Elles nécessitent une manipulation délicate, car elles sont sensibles lorsqu'elles sont divisées en cellules individuelles.

Les chercheurs utilisent ces cellules pour étudier la croissance de l'organisme. Ils testent également de nouveaux médicaments avec elles. Ces cellules aident les scientifiques à mieux comprendre les maladies et à trouver des solutions pour réparer les tissus endommagés. Les cellules souches embryonnaires humaines ressemblent beaucoup aux cellules souches épiblastiques de souris. Elles réagissent toutes deux aux signaux de croissance de manière similaire. Toutes deux ont besoin d'activine A et de FGF2 pour rester pluripotentes.

Les cellules souches embryonnaires humaines n'utilisent pas le signal LIF comme les cellules souches embryonnaires de souris. Elles utilisent d'autres moyens pour conserver leurs capacités spécifiques.

Cellules souches embryonnaires de souris

Cellules souches embryonnaires de souris Elles proviennent également de la masse cellulaire interne. Cependant, elles diffèrent des cellules souches embryonnaires humaines. Les scientifiques maintiennent les cellules souches embryonnaires de souris à l'état « naïf ». Ils utilisent le LIF et deux mécanismes appelés 2i. Cela permet aux cellules de rester indifférenciées et de se transformer en n'importe quel type cellulaire. Les cellules souches embryonnaires de souris se développent en groupes en forme de dôme dans des boîtes de Pétri. Elles peuvent être divisées en cellules individuelles tout en conservant leurs propriétés.

Le tableau ci-dessous montre en quoi les cellules souches embryonnaires humaines et murines sont semblables et différentes :

Les cellules souches embryonnaires de souris ont besoin de la voie LIF pour se renouveler. Les cellules souches embryonnaires humaines n'utilisent pas cette voie. Ces différences expliquent pourquoi les scientifiques utilisent des méthodes différentes pour cultiver et étudier ces cellules de chaque espèce.

Applications

Médecine régénérative

La médecine régénérative utilise des cellules souches embryonnaires pour réparer ou remplacer les tissus endommagés. Ces cellules ont la particularité de pouvoir se transformer en n'importe quel type de cellule. Médecins et scientifiques les utilisent dans de nombreux domaines, comme les soins oculaires, la réparation nerveuse, les maladies cardiaques et le diabète. Par exemple, les médecins ont utilisé ces cellules pour aider les personnes atteintes de lésions de la moelle épinièreElles ont également permis aux personnes atteintes de maladies oculaires d'améliorer leur vision. Ces cellules peuvent contribuer à la guérison du cœur après une lésion. Elles sont également utilisées pour fabriquer de nouveaux tissus hépatiques et cartilagineux. Cela permet à l'organisme de produire de nouveaux tissus et peut être bénéfique aux personnes blessées ou souffrant de maladies chroniques.

Le tableau ci-dessous répertorie certaines façons dont les cellules souches embryonnaires sont utilisées dans médecine régénérative:

Les médecins injectent ces cellules dans l'organisme par injection ou par chirurgie. Parfois, ils utilisent des supports spéciaux appelés bioscaffolds pour favoriser la croissance des cellules au bon endroit. La médecine régénératrice offre l'espoir de traiter des maladies autrefois considérées comme incurables. Cependant, la recherche sur les cellules souches soulève encore des questions éthiques et des règles importantes.

Recherche et tests de médicaments

Les cellules souches embryonnaires sont essentielles à la recherche et aux tests de médicaments. Les scientifiques les utilisent pour créer des modèles de tissus humains. Cela les aide à étudier les maladies et à tester de nouveaux médicaments. Par exemple, ils cultivent des cellules cardiaques et nerveuses à partir de cellules souches embryonnaires. Cela leur permet de vérifier l'innocuité et l'efficacité des nouveaux médicaments. Ces modèles montrent comment les médicaments affectent de vraies cellules humaines. Cela améliore les tests de sécurité et réduit le nombre d'essais sur les animaux.

• Les scientifiques utilisent des cellules souches embryonnaires pour tester si les médicaments sont sans danger pour le cœur et le cerveau.
• Ils fabriquent des mini-organes, appelés organoïdes, pour étudier les maladies et les effets des médicaments.
• Les scientifiques peuvent créer des cellules pour modéliser des maladies comme la SLA et la maladie de Parkinson.
• La recherche sur les cellules souches embryonnaires permet aux scientifiques de modifier les gènes pour trouver de nouvelles cibles médicamenteuses.

Ces travaux montrent comment les cellules souches embryonnaires peuvent contribuer au traitement des maladies. La recherche sur ces cellules contribue à la réparation des tissus et pourrait aider de nombreux patients.

Éthique

Préoccupations éthiques

Préoccupations éthiques sont importantes dans la recherche sur les cellules souches embryonnaires. Nombreux sont ceux qui s'inquiètent du devenir des embryons. Certains pensent que la vie commence à la conception. Ils jugent inacceptable de détruire des embryons à des fins de recherche. D'autres pensent que la recherche peut être bénéfique pour de nombreuses personnes. Ils soutiennent l'utilisation des embryons à des fins scientifiques. Chaque religion et culture a ses propres croyances quant au début de la vie et à ce qui est juste.

Voici quelques-unes des principales préoccupations éthiques :

• La destruction d’embryons pour obtenir des cellules amène les gens à s’interroger sur la valeur de la vie humaine primitive.
• Certaines personnes pensent que l’utilisation d’embryons à des fins de recherche ne respecte pas leurs droits.
• Les donneurs doivent donner leur consentement éclairé. Ils doivent savoir comment leurs embryons seront utilisés.
• Certaines femmes qui suivent des traitements de fertilité craignent de perdre le contrôle de leurs embryons.
• Certains endroits autorisent l’utilisation d’embryons supplémentaires issus de la FIV, mais d’autres non.

Les préoccupations éthiques nécessitent également des règles claires et l'approbation de comités d'éthique. Ces groupes veillent à ce que la recherche protège les donneurs et respecte leurs choix. De nombreux scientifiques tentent désormais d'utiliser d'autres sources, comme les cellules souches adultes, pour éviter ces problèmes.

Les opinions sur la recherche sur les cellules souches embryonnaires varient d'un pays à l'autre. Aux États-Unis, de fortes convictions morales et religieuses influencent le débat. En Europe et au Canada, les citoyens se soucient souvent davantage d'aider la société. Certains pays soutiennent le don s'il contribue au traitement de maladies. Ailleurs, la méfiance envers le processus ou le manque d'informations les rendent moins favorables.

Règlement

Les règles relatives à la recherche sur les cellules souches embryonnaires diffèrent d'un pays à l'autre. En Europe, il n'existe pas de loi unique applicable à tous les pays. Certains autorisent la recherche, tandis que d'autres l'interdisent. L'Union européenne dispose de règles qui limitent les financements destinés à la production d'embryons destinés uniquement à la recherche. Chaque pays décide de son degré de rigueur ou d'ouverture. Des groupes d'éthique et des lois spécifiques guident ces choix.

Aux États-Unis, les règles ne sont pas les mêmes partout. Certains États, comme la Californie, financent et soutiennent la recherche sur les cellules souches. D'autres imposent des limites strictes, voire des interdictions. Les lois fédérales limitent souvent le financement de la recherche qui détruit des embryons. Les États peuvent établir leurs propres règles, ce qui rend le système complexe.

Ces règles montrent comment les préoccupations éthiques et les valeurs locales façonnent la recherche sur les cellules souches. Les scientifiques doivent respecter les lois locales et nationales pour mener à bien leurs travaux.

Les cellules souches embryonnaires présentent des caractéristiques particulières. Elles peuvent se transformer en n'importe quel type de cellule. Elles peuvent également se répliquer. Les scientifiques utilisent ces cellules pour faire de grandes découvertes. Par exemple, ils ont créé des cellules cardiaques qui battent. Ils les utilisent également pour étudier les maladies. Les cellules souches embryonnaires humaines nous aident à comprendre le développement du corps et à tester de nouveaux traitements. L'éthique de l'utilisation des embryons fait encore débat. L'avenir de la science des cellules souches est encore en cours de définition.

De nouveaux traitements sont découverts, mais des questions éthiques subsistent. Le domaine évolue au gré des débats sur ces questions.

FAQ

Qu’est-ce qui différencie les cellules souches embryonnaires des cellules souches adultes ?

Les cellules souches embryonnaires peuvent se transformer en n'importe quelle cellule du corps. Les cellules souches adultes ne peuvent se transformer que dans quelques types de cellules. Les scientifiques apprécient les cellules souches embryonnaires car elles offrent une plus grande flexibilité pour la recherche.

Les cellules souches embryonnaires peuvent-elles guérir des maladies ?

Les chercheurs pensent que les cellules souches embryonnaires pourraient contribuer au traitement de certaines maladies, notamment le diabète, les maladies cardiaques et les lésions de la moelle épinière. Elles peuvent remplacer les cellules endommagées. Les médecins continuent de tester l'innocuité et l'efficacité de ces traitements.

Les cellules souches embryonnaires peuvent-elles être utilisées en toute sécurité en médecine ?

Les scientifiques analysent les cellules souches embryonnaires en laboratoire et lors d'essais cliniques. Ils recherchent des problèmes tels que des tumeurs ou des réactions du système immunitaire. Les médecins effectuent des contrôles de sécurité avant d'utiliser ces cellules chez l'homme.

Comment les scientifiques obtiennent-ils des cellules souches embryonnaires ?

Les scientifiques prélèvent des cellules souches embryonnaires à partir de la masse cellulaire interne des blastocystes. Ces blastocystes proviennent d'embryons donnés après fécondation in vitro. Les donneurs doivent donner leur accord avant que leurs embryons soient utilisés.

Pourquoi les gens débattent-ils de l’utilisation des cellules souches embryonnaires ?

Certains s'inquiètent de la destruction d'embryons à des fins de recherche. D'autres pensent que cette recherche peut contribuer à sauver des vies. Les personnes de cultures et de religions différentes ont leurs propres opinions. Les lois et les règles déterminent l'utilisation de ces cellules par les scientifiques.