Fiche de révision : Cellules souches

📋 Plan du Cours

1. Propriétés fondamentales des cellules souches
2. Potentiel de différenciation et pluripotence
3. Cellules souches hématopoïétiques
4. Microenvironnement et niche cellulaire
5. Cellules souches cancéreuses

📖 1. Propriétés fondamentales des cellules souches

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellule souche : Cellule non spécialisée capable de se renouveler de manière prolongée et d’exprimer activement de nombreux gènes.
• Quiescence : État de repos correspondant à la phase G0 du cycle cellulaire, durant lequel le métabolisme est ralenti et l’ADN ne se réplique pas.

★ À maîtriser

📌 L’autorenouvellement correspond à une division asymétrique produisant une cellule fille identique à la cellule souche et une cellule fille différenciée, tandis que l’expansion correspond à une division symétrique produisant deux cellules filles conservant les propriétés souches.

Compléments

• Les facteurs régulant la quiescence comprennent:
  • les facteurs de transcription
  • les régulateurs du cycle cellulaire
  • la concentration en O2
  • les facteurs de croissance

💡 Astuce mémo

Autorenouvellement = asymétrique, expansion = symétrique, quiescence = repos.

📖 2. Potentiel de différenciation et pluripotence

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellules multipotentes : Cellules souches capables de donner plusieurs types cellulaires spécifiques d’un tissu, mais pas tous les types cellulaires de l’organisme.

★ À maîtriser

📌 Les cellules totipotentes peuvent former un individu complet et toutes les cellules de celui-ci, les cellules pluripotentes peuvent former les cellules germinales et celles des trois feuillets embryonnaires mais pas un individu complet, et les cellules multipotentes peuvent former plusieurs types cellulaires d’un même tissu.

• Les cellules totipotentes sont présentes jusqu’au stade morula, puis perdent leur totipotence à partir du blastocyste.

• Les trois feuillets embryonnaires donnent notamment:

  • système nerveux, cheveux, peau, épiderme et dents
  • muscles, cellules sanguines, vaisseaux, tissu conjonctif et cœur
  • système digestif, poumons et vessie

• La pluripotence des cellules souches embryonnaires est démontrée in vitro par leur différenciation en cellules des trois feuillets et in vivo par la formation de tératomes après injection chez un animal.

• La reprogrammation en cellules souches pluripotentes induites consiste à introduire les quatre gènes de pluripotence Oct 3-4, Sox 2, Klf 4 et cMyc dans des cellules somatiques adultes. — Equipe de Yamanka, 2006

Compléments

• Les cellules souches pluripotentes embryonnaires proviennent du bouton embryonnaire du blastocyste et peuvent être isolées entre le 5e et le 10e jour du développement.

• Les cellules ectodermiques expriment la β3-tubuline, les cellules mésodermiques expriment l’alpha-SMA et les cellules endodermiques expriment l’alpha-fœtoprotéine.

💡 Astuce mémo

Totipotente → pluripotente → multipotente : le potentiel se restreint.

📖 3. Cellules souches hématopoïétiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellules souches hématopoïétiques : Cellules souches multipotentes de la moelle osseuse capables de produire l’ensemble des cellules sanguines matures.

★ À maîtriser

• Au cours de l’hématopoïèse, les cellules souches hématopoïétiques perdent progressivement leur multipotence en passant par les stades de progéniteur, précurseur, puis cellule sanguine mature.

• En 1961, Till et McCulloch ont montré que la moelle osseuse contient des cellules souches multipotentes capables de reconstituer des colonies hématopoïétiques chez des souris irradiées.

• Une seule cellule souche hématopoïétique peut reconstituer l’ensemble de l’hématopoïèse, comme le montrent les greffes en série chez la souris. — Osawa, 1996

Compléments

• Les cellules CD34+ de la moelle osseuse humaine peuvent former in vitro des colonies appartenant à l’ensemble des lignages hématopoïétiques. — Sutherland, 1987

💡 Astuce mémo

CSH → progéniteur → précurseur → cellule sanguine mature.

📖 4. Microenvironnement et niche cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Microenvironnement : Éléments situés autour des cellules qui régulent leur quiescence, leur activation, leur différenciation et leur prolifération.

★ À maîtriser

📌 Dans la moelle osseuse, l’interaction entre le récepteur CXCR4 porté par la cellule souche hématopoïétique et le ligand CXCL12 produit par l’ostéoblaste maintient la cellule souche en quiescence.

Compléments

• Le microenvironnement comprend:
  • les interactions cellule-cellule
  • les cytokines et les hormones
  • la concentration en O2
  • les apports en nutriments comme le glucose

📌 La mobilisation des cellules souches hématopoïétiques dans le sang peut être obtenue en déstabilisant l’interaction CXCR4-CXCL12 avec le GM-CSF ou des inhibiteurs de CXCR4.

💡 Astuce mémo

Interaction de niche → quiescence ; levée du signal → activation et différenciation.

📖 5. Cellules souches cancéreuses

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellule souche cancéreuse : Cellule retrouvée dans une tumeur et capable de reproduire une tumeur possédant les caractéristiques de la tumeur initiale.

★ À maîtriser

• Les propriétés des CSC sont:
  • l’autorenouvellement
  • la quiescence
  • la différenciation

📌 Le modèle hiérarchique considère qu’un petit contingent de cellules peut s’autorenouveler et former une nouvelle tumeur, tandis que le modèle stochastique considère que l’ensemble des cellules peut former une nouvelle tumeur selon les signaux reçus.

• La tumorigénicité des cellules souches cancéreuses est étudiée in vitro par la formation de tumorsphères issues d’une seule cellule et in vivo par des greffes en série chez l’animal.

Compléments

• Dans le cancer gastrique, le traitement par ATRA diminue le contingent de cellules souches cancéreuses dans la population tumorale.

💡 Astuce mémo

Modèle hiérarchique : petit contingent tumorigène ; modèle stochastique : toute cellule peut l’être.

📊 Tableaux de synthèse

Potentiel des cellules souches