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Les thérapies par cellules souches sont étudiées depuis de nombreuses années par les biologistes, tant leur potentiel thérapeutique concernant diverses maladies est grand. C’est particulièrement le cas du diabète, où la différenciation de cellules souches en cellules bêta pancréatiques sécrétrices d’insuline pourrait aider à stabiliser, voire inverser la maladie. Récemment, une équipe de chercheurs a effectué une nouvelle percée dans le domaine : des cellules souches pluripotentes différenciées en cellules bêta pancréatiques ont permis de guérir rapidement des souris atteintes de diabète. Bien que les résultats ne soient pas encore applicables à l’Homme, ils restent extrêmement prometteurs.

Dans une nouvelle étude publiée dans la revue Nature Biotechnology, des chercheurs ont trouvé une nouvelle façon de transformer les cellules souches pluripotentes humaines (hPSC) en cellules bêta pancréatiques qui fabriquent l’insuline. Lorsque ces cellules productrices d’insuline ont été transplantées chez des souris induites pour avoir une forme aiguë de diabète, leur état a été rapidement amélioré, jusqu’à la guérison.

« Ces souris souffraient d’un diabète très sévère, avec des taux de glycémie de plus de 500 milligrammes par décilitre de sang — qui pourraient être mortels pour une personne. Quand nous avons donné aux souris les cellules sécrétant de l’insuline, en deux semaines, leur glycémie était revenue à la normale et est restée ainsi pendant plusieurs mois », explique l’ingénieur biomédical Jeffrey R. Millman de l’Université de Washington.

Transformer des cellules souches pluripotentes en cellules bêta pancréatiques

Les cellules souches pluripotentes sont des cellules indifférenciées qui ont la capacité de se transformer en d’autres types de cellules du corps. Exploiter ce potentiel, dans le contexte du diabète, signifie que les chercheurs pourraient trouver des moyens de modifier les cellules souches pour qu’elles deviennent les cellules productrices d’insuline qui manquent aux diabétiques, les aidant à contrôler l’hyperglycémie et à rester en bonne santé.

differenciation cellules

Protocole de différenciation de cellules souches pluripotentes en cellules bêta pancréatiques utilisé par les chercheurs. Crédits : Nathaniel J. Hogrebe et al. 2020

Les biologistes étudient comment faire cela depuis des années, signalant un certain nombre de succès incrémentiels dans les modèles animaux, à mesure que notre compréhension des processus derrière la manipulation des cellules souches augmente. En 2016, Millman et son équipe ont conçu un moyen de produire des cellules sécrétant de l’insuline — dérivées de patients atteints de diabète de type 1 — qui fonctionnaient en réponse au glucose.

Mieux maîtriser la différenciation des cellules souches pluripotentes

Quelques années plus tard, les scientifiques ont découvert comment augmenter le niveau de sécrétion d’insuline dans les cellules bêta pancréatiques dérivées de cellules souches. Dans ce nouveau travail, ils ont relevé un autre défi : réduire la quantité de cellules « non ciblées » produites dans ces processus, lorsque les cellules vierges se différencient en d’autres types de cellules non voulues.

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« Un problème courant lorsque vous essayez de transformer une cellule souche humaine en une cellule bêta productrice d’insuline — ou un neurone. ou encore une cellule cardiaque — est que vous produisez également d’autres cellules que vous ne voulez pas. Dans le cas des cellules bêta, nous pourrions obtenir d’autres types de cellules du pancréas ou du foie », explique Millman.

Ces cellules non désirées ne sont pas nocives, mais elles ne sont pas non plus fonctionnelles à des fins telles que le contrôle du glucose, ce qui limite l’impact correctif des traitements avec les cellules souches. Cependant, une nouvelle technique semble désormais pouvoir maintenir la différenciation cellulaire voulue.

Dans la nouvelle étude, l’équipe a découvert que les facteurs de transcription qui poussent les cellules souches à devenir des cellules pancréatiques sont liés à l’état du cytosquelette cellulaire, une structure de support à l’intérieur des cellules qui agit comme une sorte de squelette, composé de microfilaments de diverses fibres protéiques.

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Actine : elle joue un rôle clé dans la différenciation cellulaire

L’une de ces protéines, appelée actine, joue un rôle important dans la fonction cellulaire, et également dans la différenciation cellulaire. « Nous avons constaté que la manipulation des interactions cellule-biomatériau et l’état du cytosquelette d’actine modifiaient le moment de l’expression du facteur de transcription endocrine et la capacité des progéniteurs pancréatiques à se différencier en cellules bêta dérivées de cellules souches », expliquent les chercheurs.

structure actine

L’actine, une protéine du cytosquelette, joue un rôle primordial dans la différenciation cellulaire. Elle est présente sous deux formes : en monomère d’actine (actine G, haut) et en filament d’actine (actine F, bas). Crédits : Thomas Splettstoesser

« Nous avons pu fabriquer plus de cellules bêta, et ces cellules ont mieux fonctionné chez les souris, dont certaines sont restées guéries pendant plus d’un an », indique Millman.

Mais ce n’est pas tout. Les mêmes manipulations cytosquelettiques ont également montré un potentiel pour mieux contrôler la différenciation d’autres types de cellules, y compris les cellules du foie, de l’œsophage, de l’estomac et de l’intestin. Si c’est le cas, la technique pourrait améliorer les traitements par cellules souches pour d’autres types de pathologies, pas seulement le diabète.

La nouvelle méthode n’a jusqu’à présent été testée que sur des animaux ; comme le soulignent les chercheurs, nous sommes loin d’être en mesure de guérir les gens avec ce type de traitement expérimental. Cela dit, ces résultats s’avèrent tout de même prometteurs et pourraient, dans le futur, ouvrir la voie à des protocoles thérapeutiques plus efficaces et mieux contrôlés.

Sources : Nature Biotechnology

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