PURA MUÑOZ-CÁNOVES: dédié au travail
le terme cellule souche a été inventé à la fin du XIXe siècle pour proposer la notion de cellule progénitrice commune pour des lignées sanguines distinctes 1,2. L’existence de cet ancêtre, appelé cellule souche hématopoïétique (CSH), a finalement été prouvée dans les années 19603. La découverte des CSH a conduit à définir le concept d’une cellule souche en tant que cellule auto-renouvelante positionnée au sommet d’une hiérarchie, donnant naissance à une gamme de types de cellules entièrement différenciés et spécialisés à la fin des branches de la hiérarchie., Ce type de cellules souches adultes dédiées a depuis été identifié dans plusieurs tissus.
un deuxième exemple clair d’une population de cellules souches dédiées est les cellules satellites du muscle squelettique4. Il existe de nombreux parallèles entre ces cellules et les CSH. Les deux résident dans des niches protectrices spécialisées-les CSH dans la moelle osseuse et les cellules satellites dans des faisceaux de fibres musculaires (myofibres). La niche permet aux deux types de cellules d’exister dans un état dormant jusqu’à ce que nécessaire, en se divisant le moins possible pour minimiser le risque d’accumulation de mutations génétiques nocives., Et, comme les CSH, les cellules satellites sont activées et se divisent en réponse aux dommages, puis s’auto-renouvellent et se différencient en myofibres nouvellement régénérées le long d’un chemin hiérarchique5 unidirectionnel (Fig. 1a).
la Figure 1 | Professionnel facultatives, et les cellules souches. a, les cellules satellites sont une population dédiée (professionnelle) de cellules souches musculaires. Dans des conditions normales (en homéostasie), les cellules satellites sont dormantes (non représentées)., Suite à des lésions musculaires, les cellules souches commencent à s’auto-renouveler (Flèche incurvée) et à donner naissance à une série de descendants intermédiaires. La cascade de différenciation se termine par la formation de cellules musculaires Matures entièrement différenciées appelées myofibres, qui contiennent plusieurs noyaux. b, en revanche, le foie ne contient pas de cellules souches professionnelles connues. Sous homéostasie, les cellules progénitrices du type cellulaire principal du foie (hépatocytes) et des cellules des canaux biliaires maintiennent leurs propres populations en proliférant., Suite à des dommages, ces progéniteurs unipotents peuvent également acquérir un État progéniteur bi-potentiel (ici représenté pour la cellule du canal), à partir duquel ils peuvent s’auto-renouveler et donner naissance à la fois aux hépatocytes et aux cellules du canal. L’existence d’un progéniteur bi-puissant dans l’homéostasie n’est pas encore confirmée (non démontrée).
Les CSH ont d’abord été identifiés grâce à des expériences démontrant que la moelle osseuse pouvait repeupler le système sanguin de souris dont la propre moelle avait été détruite3., De même, des études de traçage cellulaire et des expériences dans lesquelles des cellules satellites ont été greffées dans un muscle endommagé ont montré que la réparation de la myofibre implique la participation directe des cellules satellites. De plus, les souris génétiquement appauvries en cellules satellites n’ont pas la capacité de former de nouvelles myofibres, ce qui confirme que les cellules satellites sont de véritables cellules souches adultes (voir Réf. 5).
Mais bien que les tentatives de trouver des cellules souches aussi rares et « professionnelles » aient été couronnées de succès dans certains tissus, dans d’autres, les processus similaires aux cellules souches peuvent être plus variés., En effet, il devient clair que, dans certains cas, la réparation peut impliquer la régression de cellules différenciées dans un État moins différencié à partir duquel elles repeuplent le tissu. Ceci contraste fortement avec la situation dans le sang et le muscle squelettique; la dédifférenciation d’autres types de cellules de niche ne peut pas compenser la perte de csh ou de cellules satellites6,7.,
L’absence de populations physiques évidentes de cellules souches dans certains tissus a provoqué des défis de plus en plus criants à la définition des cellules souches adultes comme des entités discrètes qui suivent des hiérarchies unidirectionnelles, et a conduit à des appels pour mettre l’accent sur les propriétés plastiques plus diverses des cellules souches. Mais détourner l’attention des cellules souches professionnelles risque de nier les avantages de l’identification et de la compréhension de ces populations dédiées.,
la capacité d’utiliser des cellules souches professionnelles pour les expériences de greffe rend les cellules plus faciles à exploiter pour les thérapies et les expériences que les populations de cellules souches plus plastiques. En effet, la transplantation de csh est de plus en plus utilisée pour traiter une gamme de maladies, y compris les troubles sanguins, métaboliques et immunologiques et certains cancers8. Les greffes de cellules satellites sont un outil prometteur pour le traitement des maladies musculaires, en particulier celles associées à une réduction du nombre de cellules satellites et à une altération de la capacité de régénération, telles que les troubles musculaires héréditaires et liés au vieillissement9., Au milieu des appels à élargir la définition des cellules souches, nous devrions nous rappeler que des populations de cellules souches dédiées encore inconnues pourraient encore attendre d’être découvertes. Leur identification pourrait avoir des implications cliniques majeures.
MERITXELL HUCH: régénération sur appel
Contrairement aux cellules souches sanguines et musculaires, qui résident dans des niches protégées, les tissus épithéliaux qui tapissent ou bourgeonnent des tubes du corps sont souvent exposés à des facteurs de stress externes ou internes., Une hiérarchie de ramification de type HSC dans laquelle un seul progéniteur se trouve au sommet d’une ligne directe de descendants semble une solution évolutive très dangereuse pour ce type de tissu — la dépendance à une seule cellule « maître » exposerait le tissu à un risque de désintégration si ce type de cellule mourait. Une approche alternative impliquant des hiérarchies qui se chevauchent avec deux points d’entrée ou plus semble un moyen plus sûr de résoudre le problème. Cette idée suggère que facultatives cellules souches, qui peuvent agir comme des cellules souches, si nécessaire, mais ne font pas toujours, doit exister.,
le débat sur la question de savoir si le modèle hiérarchique de type HSC s’adapte à d’autres systèmes10 a été influencé par la tendance des chercheurs à considérer le maintien normal des organes (homéostasie) comme équivalent à la régénération et à la réparation, malgré les réponses cellulaires intrinsèques très divergentes impliquées dans les deux phénomènes. La réparation nécessite souvent un niveau de prolifération plus élevé que l’homéostasie — par conséquent, les cellules souches osseuses qui peuvent médier l’homéostasie ne peuvent pas toujours repeupler un tissu endommagé. C’est là que les cellules souches facultatives entrent en jeu.,
un exemple de ce phénomène peut être trouvé dans l’épithélium intestinal, qui est très prolifératif à la fois dans l’homéostasie et à la suite d’une blessure. Une population de cellules souches dédiées maintient ce tissu dans des conditions normales. Celles-ci sont connues sous le nom de cellules colonnaires à base de crypte, et elles se renouvellent et se différencient en plusieurs types de cellules11. Cependant, si le tissu est blessé ou si la population de cellules souches est épuisée, les cellules non prolifératives qui ont commencé à se différencier ou qui ont même complètement mûri peuvent revenir à un état semblable à celui des cellules souches pour aider à repeupler le tissu11., Ainsi, la plasticité cellulaire est la clé de l’entretien de l’intestin dans différentes conditions.
contrairement à l’intestin, la plupart des tissus ne subissent un renouvellement cellulaire que lentement dans la vie quotidienne et montrent une capacité de prolifération accrue qui leur permet de réparer certaines structures (mais pas toutes) après une blessure. Cependant, quelques tissus qui ont généralement un faible renouvellement, y compris le foie et les poumons, peuvent se régénérer complètement après une blessure. Les cellules qui permettent cette réponse remarquable ont été largement étudiées et ont fourni d’autres exemples de cellules souches facultatives.,
le poumon, comme l’intestin, a une population de véritables cellules souches « de type HSC » qui maintiennent les voies respiratoires au moyen de l’homéostasie. À la suite d’une blessure, les cellules différenciées Matures appelées cellules club peuvent se dédifférencier et se comporter comme des cellules souches facultatives12,13. En revanche, l’existence de cellules souches dédiées dans le foie n’a pas encore été confirmée. Au cours de l’homéostasie, deux types de cellules hépatiques, les hépatocytes et les cellules canalaires, semblent maintenir leurs types cellulaires respectifs par prolifération., Mais à la suite de dommages, au moins chez le poisson zébre14 et le mice15, les cellules souches facultatives proviennent de cellules différenciées appelées cholangiocytes. Chez la souris, les cholangiocytes reviennent à un état semblable à celui des cellules souches bi-puissantes qui facilite la régénération des hépatocytes et des cellules canales15 (Fig. 1b).
Ces trois exemples mettent en évidence les façons dont différents organes ont résolu des problèmes similaires., Cela rappelle les pressions de sélection naturelle qui conduisent différents groupes d’animaux à trouver diverses solutions aux défis communs de l’habitat — développer différentes stratégies pour lutter contre le froid extrême aux pôles, par exemple. Il est tentant de supposer que la bataille pour maintenir les tissus dans un environnement exigeant qui implique un renouvellement constant et une exposition aux dommages a abouti à l’existence d’une gamme de stratégies de sauvegarde grâce auxquelles les cellules souches facultatives aident à assurer l’intégrité des tissus., Une définition des cellules souches qui englobe l’existence de la gamme complète de ces types de cellules plastiques est essentielle si nous voulons vraiment comprendre la nature de la régénération.