La découverte ouvre de nouveaux chemins pour la médecine régénérative

Pendant des décennies, les scientifiques ont supposé que les cellules souches neurales (NSC) ne se produisent que dans le cerveau et la moelle épinière. Une nouvelle étude internationale, dirigée par Hans Schöler du Max Planck Institute for Molecular Biomedicine de Münster, a maintenant réfuté cette hypothèse et a découvert un nouveau type de cellules souches neuronales en dehors du système nerveux central (CNS) qui ouvre des possibilités élogères pour le développement de thérapies pour les maladies neurologiques. L’étude est publiée dans la revue Biologie cellulaire de la nature.

En 2014, un article intitulé “Conversion du stimulation du stimulus des cellules somatiques en pluripotence” a été publié dans Nature. Cette publication a initialement provoqué une agitation car elle a ouvert un moyen simple d’obtenir des cellules souches pluripotentes. L’induction de cellules souches pluripotentes sans avoir besoin de vecteurs viraux, comme l’a fait Shinya Yamanaka et pour laquelle il a reçu le prix Nobel, aurait été trop beau pour être vrai.

Bien que le laboratoire de Schöler de l’Institut Max Planck de biomédecine moléculaire, comme beaucoup d’autres, a tenté de répéter l’expérience qui décrivait “l’acquisition de pluripotence déclenchée par le stimulus” (STAP) basée sur le traitement des cellules somatiques à faible pH. Cependant, la génération de cellules pluripotentes a échoué, quelles que soient les conditions de culture et les tissus utilisés – et le papier correspondant a finalement été rétracté plusieurs mois après la publication.

Cependant, à la surprise de Dong Han et Schöler, ils ont pu utiliser la méthode STAP pour obtenir une population cellulaire rare à partir de la périphérie du système nerveux central qui présente les propriétés des cellules souches neurales (NSC). Ces NSC, appelés cellules souches neuronales périphériques (PNSC), ont été trouvées dans plusieurs tissus de la souris, y compris le poumon et la queue. Une fois que la population NSC a été identifiée, il est devenu clair que le traitement à faible pH n’était pas nécessaire pour les cultiver.

Une équipe de chercheurs de plus de 10 laboratoires en Europe, en Asie et en Amérique du Nord a ensuite examiné ces PNSC nouvellement identifiés: les PNSC partagent des caractéristiques moléculaires et fonctionnelles importantes avec les NSC du cerveau.

Les PNSC ont la même morphologie cellulaire, la même capacité de renouvellement et de différenciation que les NSC du cerveau. Ils expriment plusieurs marqueurs spécifiques au NSC et ont des profils transcriptionnels et épigénétiques à l’échelle du génome qui sont cohérents avec ceux des NSC dans le cerveau. De plus, de nombreux PNSC qui migrent hors du tube neural peuvent se différencier en neurones matures et, dans une mesure limitée, des cellules gliales pendant le développement embryonnaire et postnatal.

La découverte des PNSC fournit non seulement de nouvelles informations sur le développement du système nerveux des mammifères. Leur existence remet également en question une hypothèse de longue date en neurosciences et, parce qu’elles peuvent être cultivées en nombre substantiel dans la boîte de Pétri, ouvre de nouvelles possibilités de médecine régénérative.

De plus, l’obtention de NSC du cerveau n’est pas une méthode privilégiée. En revanche, l’obtention de NSC d’autres organes ou tissus semble être une approche viable et pratique.

Schöler, l’auteur principal de l’étude, revient sur la longue route qui a conduit à cette découverte: “C’était le projet le plus ancien de ma carrière. À l’origine, nous voulions reproduire les résultats de Stap publiés dans Nature qui ont été publiés il y a plus de 10 ans, à savoir induire des cellules souches pluripotentes à un pH faible.

“Comme les autres laboratoires, nous n’avons pas pu reproduire cela. Mais heureusement, nos tentatives n’étaient pas vaines: nous avons trouvé des cellules souches neurales périphériques auparavant inconnues, ce qui remet en question le dogme à long terme que les cellules souches neurales n’existent pas en dehors du système nerveux central.

Han, le chercheur principal de l’étude, qui a réalisé la plupart des expériences de ce travail en tant que membre du laboratoire de Schöler, a souligné les implications possibles de ce résultat: “Si ces cellules existent chez l’homme et peuvent se propager indéfiniment comme ils le peuvent chez la souris, ils pourraient avoir un énorme potentiel thérapeutique.

“Cela est particulièrement excitant car les cellules souches neuronales périphériques accessibles pourraient fournir une nouvelle avenue pour la réparation et la régénération neuronales, contournant bon nombre des défis associés à l’approvisionnement en cellules souches du système nerveux central.”

La découverte des PNSC à l’extérieur du SNC suggère un niveau de plasticité cellulaire auparavant non reconnu dans le système nerveux. Contrairement aux cellules souches dérivées de la crête neurale, qui ont une capacité d’auto-renouvellement limitée, les PNSC ressemblent étroitement aux NSC dérivés du cerveau et montrent la capacité de maintenir la neurogenèse sur une période prolongée.

Schöler a souligné le rôle crucial de la coopération interdisciplinaire pour rendre cette découverte possible: “Nous avons impliqué de nombreux laboratoires dans différents domaines d’expertise pour nous assurer que cette étude est étanche.

Impact potentiel sur la santé humaine et la médecine

La capacité d’exploiter les PNSC pourrait avoir des implications de grande envergure pour le traitement des maladies neurodégénératives et des stratégies de réparation des cellules nerveuses. Si les PNSC existent chez l’homme, ils pourraient fournir une source facilement accessible de cellules souches neurales qui pourraient être utilisées à l’avenir pour traiter les maladies telles que la maladie de Parkinson, les lésions de la moelle épinière et d’autres troubles neurodégénératifs. Les études futures viseront à établir l’existence des PNSC chez l’homme et à explorer leur plein potentiel thérapeutique.

Les résultats, publiés dans la revue Biologie cellulaire de la natureouvre ainsi la voie à des recherches plus approfondies sur le rôle des PNSC dans la biologie humaine et leur application potentielle dans le traitement des maladies neurodégénératives et dans les thérapies régénératives.