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accueil dossiers à thèmeConférence du Professeur Gérard Milhaud
à l'Académie Nationale de Médecine
20 mars 2001
Une cellule souche pluripotente présente dans le sang de l'homme adulte : vers une nouvelle voie de thérapie cellulaire pour la réparation tissulaire
Monsieur le Président,
Monsieur le Secrétaire perpétuel,
Mesdames, Messieurs,
Je vous remercie pour l'honneur que vous me faites aujourd'hui en me permettant de vous exposer nos travaux sur les cellules souches pluripotentes circulant dans le sang de l'homme adulte.
En 1991, nous décrivions l'existence d'une cellule souche mésenchymateuse présente dans le sang. Cette observation apparaissait à l'époque comme une curiosité de laboratoire et personne ne pouvait imaginer que la question des cellules souches attirerait dix ans plus tard, l'intérêt de tous et donnerait lieu à des débats qui touchent à l'avenir de notre espèce.
1. Les cellules souches de l'adulte
Les cellules souches tissulaires de l'adulte sont présentes au cœur des organes. Elles sont connues depuis longtemps dans le cas des tissus à renouvellement rapide comme le sang, la peau et l'épithélium intestinal où leur fonction est de remplacer continuellement les cellules âgées ou endommagées. Le remodelage osseux, permanent tout au long de la vie, met en jeu des cellules souches mésenchymateuses qui ont été très récemment isolées de la moelle osseuse chez l'homme. En revanche, dans les organes tels que le muscle strié ou le foie, les cellules souches ne prolifèrent et ne se différencient qu'à l'occasion de réparations tissulaires ou de stress : elles sont appelées "cellules de réserve".
Deux dogmes solidement établis ont été remis en question par l'étude des cellules souches.
Le cerveau de l'homme adulte contient des cellules souches multipotentes qui peuvent donner naissance aux neurones, aux astrocytes et aux oligodendrocytes (Gage et Frisen). La découverte de la formation de nouveaux neurones met fin à l'infaillibilité du dogme selon lequel le capital cellulaire du cerveau ne peut que décroître avec l'âge.
Un deuxième dogme a été battu en brèche (Vescovi). Les cellules souches d'un organe donné sont pluripotentes puisqu'elles peuvent reproduire d'autres types cellulaires que ceux qui sont présents dans l'organe en question.
Description de la cellule souche circulante sous forme d'une cellule monocytoïde
a) Chez l'individu normal
Cette cellule exprime les molécules caractéristiques des monocytes -CD14, CD68, estérases non spécifiques y compris constitutivement, les molécules HLA-DR responsables de la présentation de l'antigène. Cultivée in vitro, elle adhère au support, fait preuve d'une grande plasticité et va se différencier spontanément en divers types cellulaires parmi lesquelles des cellules en fuseau que nous avons dénommées néofibroblastes (diapo). Ces cellules adhérentes ont conservé les marqueurs des cellules monocytoïdes et sont capables de synthétiser divers collagènes notamment ceux de type I et III.
Ces cellules se divisent peu chez l'individu normal et sont présentes en très petit nombre, de l'ordre de 50 à 100 pour un million de cellules mononucléées sanguines.
Dans le cadre de nos travaux sur le système immunitaire et l'os, nous avons étudié les cellules mononucléées sanguines d'un patient atteint d'ostéomyélosclérose. Nous avons obtenu une cellule monocytoïde qui prolifère spontanément, qui se différencie en néofibroblastes et dont le phénotype final évoque l'ostéoblaste. Il en va de même dans la maladie d'Engelman, forme d'ostéoblastome sous-périosté. Dans le cas du chondrosarcome, le phénotype prend l'apparence d'un chondrocyte, alors que dans le cas de fibrose rénale et pulmonaire induite par la cyclosporine administrée à un patient transplanté du coeur, le phénotype évoque le myofibroblaste.
Ces cellules pathologiques adhèrent les unes aux autres puis sont séparées les unes des autres par l'abondante matrice extracellulaire qu'elles secrètent formant ainsi in vitro un tissu parfois nodulaire.
2. Contrôle de la cellule souche circulante par les lymphocytes phagiques
Dès lors que la cellule souche circulante s'est différenciée, son existence est éphémère chez le sujet normal. Elle active une sous population de lymphocytes T-CD4 qui prolifèrent et qui sont attirés par les cellules différentiées.(diapo) Ils adhèrent à leur surface puis pénètrent à l'intérieur de ces cellules. Nous avons pu filmer les séquences du processus de mise à mort de la cellule grâce à la microcinématographie (Film).
Le contrôle de la cellule souche circulante met en jeu un processus de mort cellulaire qui n'avait pas été décrit jusqu'à présent et qui diffère de la nécrose et de l'apoptose. Ce processus ne concerne in vitro que la cellule normale différenciée. La cellule ronde monocytoïde échappe à ce contrôle.
En pathologie, les cellules souches provenant de patients atteints de fibrose, d'ostéomyélosclérose ou de chondrosarcome prolifèrent spontanément in vitro avant leur différenciation. Après leur différenciation, elles échappent à la destruction par les lymphocytes T, elles s'accumulent et forment un véritable tissus parfois nodulaire.
En résumé, le rôle de la cellule souche circulante consiste à intervenir dans la réparation tissulaire en coopération avec les cellules souches de réserve présentes dans les organes. La réparation tissulaire achevée, la prolifération de la cellule monocytoïde circulante doit être arrêtée.
Si elle continue à se différencier, elle sera tuée par les lymphocytes T phagiques. On conçoit que l'absence de contrôle des cellules souches par les lymphocytes T conduise au développement de fibrose et/ou de certaines proliférations malignes.
En 1999, Pittinger publie que les cellules souches mésenchymateuses de la moelle osseuse de l'homme peuvent donner naissance, selon le milieu de culture, à des lignées cellulaires du type fibroblaste, ostéoblaste, chondrocytes, myoblastes ou adipocytes. L'an passé Wang montre que ces cellules souches peuvent servir de source de cardiomyocytes et Woodbury qu'elles donnent naissance à des neurones.
En décembre 2000, Blau transplante des cellules souches provenant de la moelle osseuse de souris adulte chez la souris irradiée à dose létale. Ces cellules se dirigent vers le cerveau où elles se différentient en neurones.
En conclusion, les cellules souches "de réserve" situées dans les différents organes possèdent la capacité de changer de destin.
Nous postulons que la cellule souche circulante que nous décrivons chez l'homme adulte possède les mêmes propriétés que celles des cellules souches de réserve présentes dans les différents organes, avec lesquels elles seraient en équilibre homéostatique.
La même pluripotentialité avait été observée avec des cellules souches nerveuses.
La cellule souche circulante dans sa forme ronde monocytoïde et après sa différenciation exprime in vitro les marqueurs caractéristiques des cellules neurales tels que la synaptophysine (diapo), l'énolase spécifique du neurone et le neurofilament intermédiaire 160. Ces caractéristiques s'accordent avec une origine située dans la crête neurale.
Les cellules circulantes ont l'avantage d'être facilement accessibles. Elles constitueront une source privilégiée de cellules se prêtant à la thérapie cellulaire et génique. Trois conditions doivent être remplies. Il faut induire leur prolifération, diriger leur différenciation et maintenir leur contrôle par les lymphocytes T pour pallier le risque de développement de fibrose ou de processus malin.
Si les cellules souches sont porteuses d'un défaut génique, il sera corrigé ex vivo en procédant à la manipulation génétique appropriée, préalablement à leur utilisation thérapeutique, (comme Fischer l'a fait pour les enfants bulle).
Nous sommes confrontés à l'alternative du recours au clonage de l'embryon ou à l'utilisation des cellules souches endogènes présentes chez l'adulte, utilisation qui ne comporte ni risque de rejet, ni transgression.
Commentaire microcinématographique
Séquence 1 La cellule ronde monocytoïde évolue en 48 H
-vers une morphologie fibroblastoïde et prend une forme en fuseau. Ce sont des néofibroblastes
-devient adhérente
Séquence 2 En absence de lymphocytes CD4
la cellule conserve sa morphologie
Séquence 3 En présence de lymphocytes CD4
les lymphocytes CD4 sont attirés par les néofibroblastes : ils entourent leur proie
Séquence 4 Les étapes de l'attaque
*les lymphocytes T sont présents en très grand nombre
*la forme des néofibroblastes se modifie profondément
* la cellule se déplace en se livrant à des mouvements amiboïdes
Séquence 5 Invasion
les lymphocytes en nouveaux chevaux de Troie percent la membrane cellulaire qui se referme sur eux
Séquence 6 Explosion
les lymphocytes T circulent rapidement à l'intérieur de la cellule, qui se déplace, d'où recentrage de l'image. La cellule explose. Les lymphocytes libérés repartent pour attaquer de nouvelles cibles.