SBBB version corrigé - Université de Rennes 1

Synthèse Bibliographique en
Biologie et Biotechnologie
MASTER biologie-agro-santé
Spécialité : BIOLOGIE-GESTION
Université de Rennes 1
Année 2010-2011
SUJET :
Les niches de cellules souches
Remise du rapport : le 17 Janvier 2011
Auteur : Maxime HERBERT
Tutrice : Stéphanie LE BRAS (Institut de Génétique et Développement de Rennes)
UFR
SVE
Sciences de la Vie et de l’Environnement
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Remerciements
Je tiens à remercier Stéphanie LE BRAS, chercheuse à l’Institut de Génétique et
Développement de Rennes (IGDR) et enseignante à l’Université de Rennes 1, qui m’a
accordé de son temps afin de m’aider à la réalisation de cette synthèse bibliographique.
Je remercie également Madame ESNAULT et Monsieur GUIRAUD pour m’avoir
donné l’opportunité de réaliser ce mémoire ainsi que pour leurs nombreux conseils.
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Résumé
Les cellules souches sont des cellules non spécialisées ayant la capacité de se diviser
sans limite dans le temps, de s’auto-renouveler, et de générer des cellules filles différenciées.
L’environnement dans lequel ces cellules souches résident a été suggéré pour la première fois
en 1978 par Schofield, et est aujourd’hui largement étudié. Les niches de cellules souches
constituent l’environnement de la cellule souche et jouent un rôle déterminant dans leur
maintien et leur différenciation. Transitoirement ou en permanence présentes au cours d’une
vie dans l’organisme, plusieurs modèles de niches de cellules souches ont pu être établi ces
dernières années.
Sommaire
Résumé ................................................................................................................................................ 3
I.
Introduction................................................................................................................................. 4
II.
Les cellules souches ..................................................................................................................... 5
III.
Les niches de cellules souches................................................................................................. 7
a)
Niche Stromale ........................................................................................................................ 8
b)
Niche épithéliale .................................................................................................................... 10
IV.
Niches permanentes de cellules souches .............................................................................. 12
V.
Niches transitoires de cellules souches ..................................................................................... 12
a)
1er modèle de niches transitoires : les cellules souches intestinales .................................... 12
b)
1er modèle de niches transitoires : les cellules souches neurales ........................................ 14
c)
2ème modèle de niches transitoires : les cellules souches hématopoïétiques ...................... 15
VI.
Conclusion ............................................................................................................................. 19
VII.
Bibliographie.......................................................................................................................... 20
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I.
Introduction
Caractérisé comme le microenvironnement cellulaire complexe dans lequel se trouvent
les cellules souches, les niches de cellule souches constituent un intérêt majeur de la recherche
ces dernières années. Souvent inaccessible chez les mammifères, elles sont largement étudiées
chez la drosophile. Aujourd’hui de nombreux modèles de niches ont été caractérisés selon le
stade de développement de l’espèce et le tissu dans lequel elles se trouvent.
Jusqu’à ces dernières années, un seul modèle de niches de cellules souches avait pu
être caractérisé, à savoir les niches de cellules souches permanentes, présentes tout au long de
la vie d’une espèce. Cependant de récents travaux ont démontré l’existence de plusieurs
modèles de niches de cellules souches qualifiés comme transitoires. En effet, un article de
Mathur D. et al. paru dans Science en 2010 relate de la présence d’une niche transitoire chez
l’intestin moyen de la drosophile. Cette niche ne serait présente qu’à un certain stade de
développement de la drosophile. C’est également le cas des niches de cellules souches
neurales, ou l’on retrouve une niche différente au stade embryonnaire par rapport au stade
adulte (Lathia J.D et al. 2007). Un autre modèle transitoire a également été caractérisé pour
les niches de cellules souches hématopoïétiques (Baldridge M.T. et al. 2010), qui seraient
activées transitoirement en réponse à un changement d’environnement.
Cette synthèse bibliographique évoque les différents modèles de niches transitoires
découverts ces dernières années en opposition avec les niches de cellules souches
permanentes. Dans une première partie, une présentation des cellules souches et de leur
capacité d’auto-renouvellement sera développée, puis une seconde partie évoquera les niches
de cellules souches, en s’intéressant plus particulièrement aux niches de cellules souches
stromales et aux niches de cellules souches épithéliales. Enfin une troisième et dernière partie
développera les différents modèles de niches transitoires découverts ces dernières années ainsi
que les niches de cellules souches permanentes.
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II.
Les cellules souches
Les cellules souches sont des cellules non spécialisées qui ont la capacité de s’auto-
renouveler indéfiniment par division cellulaire et qui peuvent donner naissance, sous certaines
conditions physiologiques ou expérimentales, à plusieurs types de tissus différenciés (Pearson
J. et al., 2009). (Figure 1)
Auto-renouvellement
Cellules souches
Cellules déterminées
progénitrices
Cellules différenciées
spécialisées
Figure 1 : Auto-renouvellement et différentiation d’une cellule souche.
On distingue deux types de cellules souches, les cellules souches adultes et les cellules
souches embryonnaires. Les cellules souches adultes de l'organisme peuvent être classées
comme ceci : elles peuvent être mono-, bi- ou multipotentes, ce classement étant basé sur le
nombre de types de cellules matures à laquelle elles peuvent donner naissance. Chez l'adulte,
ces cellules ont pour fonction de donner naissance aux cellules matures d’un tissu donné (par
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exemple les cellules souches germinales produisant toutes les cellules de la lignée germinale)
ou encore de réparer les tissus lésés, malades, ou simplement vieillissants. En revanche, les
cellules souches pluripotentes de l'embryon ont la capacité de former tous les types de cellules
du corps adulte, y compris les cellules de la lignée germinale. (Lensch W. et al., 2006)
Il existe plusieurs types de cellules souches, selon le tissu au sein duquel elles se
trouvent. On retrouve entre autre, les cellules souches germinales, les cellules souches
musculaires, les cellules souches hématopoïétiques, les cellules souches nerveuses, les
cellules souches épithéliales, les cellules souches de l’intestin. (Tableau 1). Deux autres types
de cellules souches ont été découverts récemment. Il s’agit des cellules souches MUSE
(Multilineage-differentiating Stress Enduring Cells) et PICs.
Tableau 1 : Différents types de cellules souches selon les tissus chez les mammifères
Types de cellule
souche
Hématopoïétiques
MUSE
Musculaires
(Satellites)
PICs
Neurales
Intestinales
Localisation
A l’origine de
Références
La moelle osseuse à
proximité de
l’endoceteum et des
vaisseaux sanguins
sinusoïdaux
La moelle osseuse
Toutes les lignées des
Adams et Scadden,
cellules sanguines
2006)
Plusieurs tissus
musculaires, nerveux
Kuroda Y. et al.
(2010)
Sous la lame basale
des fibres
musculaires
Situés entre les
myofibres
Myofibres
Zone sous
ventriculaire
(ventricule latéral)
Base des cryptes
Germinales
La couche basale
des tubes
séminifères
Folliculaires
Renflement des
follicules pileux
Dhawan et Rando,
2005
Cellules musculaires,
cellules satellites
Kathryn J. Mitchell
et al. (2010)
Astrocytes, Neurones,
Oligodendrocytes
Doetsch, 2003
Tous les types de
cellules intestinales
matures
Toutes les cellules de
la lignée germinale
Barker et al., 2007
Epithélium folliculaire
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Yoshida et al.,
2007a;
Yoshida et al.,
2007b
Blanpain et Fuchs,
2006)
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III.
Les niches de cellules souches
Une niche de cellules souches peut être définie comme un microenvironnement local
nécessaire pour le maintien des cellules souches (Becerra J. et al., 2010). C’est un complexe
multifactoriel. Les niches de cellules souches sont composées de cellules souches, de cellules
de soutien, et de signaux de la matrice extracellulaire et moléculaire. A l'intérieur de la niche,
la cellule souche peut se diviser de manière asymétrique donnant naissance à de nouvelles
cellules souches et à des cellules progénitrices. Ces cellules prolifèrent et donnent lieu à une
population de cellules qui peuvent ainsi se différencier. Les récents progrès scientifiques ont
conduit à une augmentation de la quantité d'informations concernant les données des niches
de cellules souches et plusieurs modèles de niches ont pu être développés. Les modèles les
mieux caractérisés de niche de cellules souches se trouvent chez la drosophile.
On distingue deux types de niches : les niches stromales et les niches épithéliales. Les
niches stromales se caractérisent par la présence de cellules stromales dans l’environnement
de la cellule souche, jouant un rôle dans son maintien. Dans les niches épithéliales, on ne
retrouve pas de cellules stromales. Chez la drosophile, les cellules souches germinales (mâles
et femelles), les cellules souches escortes et les cystes germinaux se situent dans des niches
stromales. Au contraire des cellules souches folliculaires qui se situe dans des niches
épithéliales (Tableau 2). Chez les mammifères (la souris), aucune expérience a permis de
déterminer clairement si les niches étaient stromales ou épithéliales (Morrison & Spradling,
2008) (Tableau 3).
Chez les drosophiles mâles et femelles, les cellules souches germinales sont maintenues
par des niches et des voies de régulation dont les caractéristiques servent de modèles pour la
compréhension des cellules souches chez les mammifères (Fuller M.T., et al. 2007). Chez le
mâle, la niche est limitée à l’espace adjacent à un espace étroitement serré de cellules
somatiques hub à l’extrémité du testicule. Cette région est suffisante pour accueillir 7 à 12
cellules souches germinales. Chez la femelle, la niche est à côté de 4 à 7 cellules de la coiffe
et prend en charge 2 à 3 cellules souches germinales (Tableau 2).
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Tableau 2 : Différents types de cellules souches et de niches chez la drosophile D. melanogaster
(adapté à partir de Morrison & Spradling, 2008)
Type de cellule
Type de niche
souche
Nombre de cellules
souches par niche
Germinale
Stromale
7-12
Stromale
2-3
Escorte
Stromale
4-6
Cyste Germinal
Stromale
14-24
Folliculaire
Epithéliale
1
Intestinale
Epithéliale
1?
(mâles)
Germinales
(femelles)
Tableau 3: Différents types de cellules souches et de niches chez la souris (adapté à partir de
Morrison & Spradling, 2008)
Type de cellule
Nombre de cellules
souche
souches par niche
Hématopoïétiques
1
Satellites
1
Neurales
Plusieurs
Intestinales
1
Folliculaires
Plusieurs
Germinales
1
a) Niche Stromale
Les niches stromales de cellules souches se caractérisent par la présence de cellules
stromales. On les retrouve notamment chez les cellules souches de la lignée germinale chez la
drosophile.
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Ovaire
ESC
Signaux :
UPD
BMP
NOTCH
Cellule Stromale
CAP
Cellule Escorte
Cellule souche
S germinale
Cystoblaste
Niche
CSC
Signaux :
UPD
BMP
HUB
Cellule Cyste
Cellule souche
germinale
Gonioblaste
S
Cellule Stromale
Niche
Testicule
Légende :
Jonction adhérentes
S
Spectrosome
ESC = Cellule Souche Escorte
CSC = Cellule Souche Cyste
Centrosome
Mouvement des cellules
Figure 2 : Niche stromale des cellules souches germinales femelles et mâles chez la drosophile
(adapté à partir de Morrison & Spradling, 2008)
Les cellules souches germinales des drosophiles résident dans des niches stromales
(Figure 2). Les cellules stromales, qui ne se divisent pas, retiennent les cellules souches
germinales en place via des jonctions adhérentes (Morrison et Spradling, 2008). Les cellules
souches germinales sont entourées par les cellules souches escortes chez la femelle ou les
cellules souches cystes chez le mâle. Les divisions des cellules souches germinales sont
asymétriques, les deux cellules filles adoptent des destins cellulaires différents (Jagut M. et
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Huynh JR 2007). La cellule fille qui reste au contact des cellules de la coiffe chez la femelle
ou des cellules du hub chez le mâle, restera une cellule souche germinale, permettant ainsi de
maintenir un nombre de cellules souches suffisant. Quand à la cellule fille la plus postérieure,
elle deviendra un cystoblaste chez la femelle ou un gonioblaste chez le mâle (Figure 2). En
absence de cellules souches, la niche conserve son architecture cellulaire.
Les cellules somatiques ont un rôle fondamental dans cette asymétrie. L’existence de
jonctions, adhérentes et communicantes, entre les cellules souches germinales et les cellules
somatiques permet de maintenir une des cellules filles à leur contact en conservant les
caractéristiques des cellules souches germinales (Gilboa L et al. 2003). D’ailleurs l’absence
d’un facteur, la E-cadhérine, composant principal des jonctions adhérentes, induit le
détachement des cellules souches germinales de la niche, entrainant ainsi leur perte par
différenciation et donc la stérilité des mouches.
Les cellules stromales ont donc un rôle important dans le maintient des cellules
souches germinales, ce sont des cellules de support. Elles permettent de maintenir un nombre
suffisant de cellules souches dans la niche.
b) Niche épithéliale
Les cellules souches du follicule de la drosophile sont un modèle intéressant pour
l'analyse des niches de cellules souches épithéliales. Ces cellules souches sont les précurseurs
de l'épithélium folliculaire qui entoure le cyste germinal chez l’ovaire de la drosophile (Nystu
T. et Spradling A. 2007). La niche de cellules souches folliculaires se distingue de la structure
de la niche stromale par l’absence de cellules stromales post-mitotiques observées à
proximité.
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Cellule Escorte
CSF
fille
Cyste Germinal
Signaux :
Cyste
Germinal
Hh
WG
BMP
Cellule
Souche
Folliculaire
(CSF)
CSF fille
Niche
Légende :
Mouvement des cellules
Mouvement signaux Hh
Membrane basale
Figure 3 : Niche épithéliale de cellules souches folliculaires chez la drosophile (adapté à partir de
Morrison & Spradling, 2008)
Les cellules souches folliculaires de la drosophile résident dans une niche épithéliale
(Morrison et Spradling, 2008). La cellule souche folliculaire est entourée par des cellules
souches folliculaires filles et est aussi en contact avec des cellules souches escortes qui
encadrent le développement des cystes germinaux. Les cellules souches folliculaires ne sont
pas en contact avec des cellules stromales permanentes mais elles demeurent associées à une
région membrane basale.
Il ya plusieurs façons d’expliquer le maintien des cellules souches folliculaires dans cet
environnement dynamique. En premier lieu, ces cellules peuvent être maintenues en place
grâce à l'adhésion cellulaire vers les cellules adjacentes. Les deux composantes principales
des jonctions adhérentes des cellules épithéliales (La b-caténine et la E-cadhérine) ont un rôle
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important dans le maintien des cellules souches folliculaires (Song et Xie, 2002, 2003). Bien
qu'il n'y ait pas de cellules stromales fixé près des cellules souches folliculaires, ces dernières
peuvent aussi gagner de la stabilité grâce à des contacts transitoires cellule-cellule avec leurs
cellules filles. Les différents signaux émis (Hedgehog, Wingless, BMP) permettent également
le maintien de ces cellules souches.
IV.
Niches permanentes de cellules souches
On peut définir une niche de cellules souches permanentes comme une niche qui a pour
caractéristique d’être présente et fonctionnelle tout au long d’une vie d’un organisme. Ce type
de niche est ce que l’on retrouve le plus couramment dans l’organisme. On la retrouve
notamment chez les cellules souches neurales à l’état adulte (Lathia J.D et al. 2007) ou encore
chez les cellules souches germinales de la drosophile (Margaret T. Fuller, et al. 2007). Dans
une niche de cellules souches permanente, on retrouve tous les composants d’une niche de
cellules souches classiques, c’est-à-dire les cellules souches, des cellules de soutien, des
signaux de transmission. A l’intérieur de ce type de niche, les cellules souches se divisent
lentement.
V.
Niches transitoires de cellules souches
Depuis quelques années, les recherches ont démontré l’existence de niches de cellules
souches qui ne seraient pas présente en permanence dans l’organisme mais plutôt
transitoirement à un certain stade de développement ou en réponse à un stress. Les trois
exemples développés ici concernent les cellules souches intestinales, les cellules souches
neurales et les cellules souches hématopoïétiques.
a) 1er modèle de niches transitoires : les cellules souches intestinales
Chez la drosophile, les cellules souche intestinales se trouvent dans l’intestin moyen
(Mathur D et Al. 2010). Cependant, on ne sait pas comment elles sont établies. Les cellules
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progénitrices génèrent des niches qui déterminent le destin des cellules souches et qui peuvent
donner des indications sur la spécification des cellules souches dans d’autres tissus.
Cellules progénitrices (AMP=
Adult Midgut Progenitors)
Prolifération en îlots
d’AMP
Cellules
progénitrices
(AMP)
Signal DPP
Division asymétrique
Notch
Cellule périphérique agissant
comme une niche
Figure 2 : Mécanisme d’une niche transitoire chez l’intestin moyen de la drosophile
Les cellules souches intestinales pourraient être déterminées au cours de
l’organogénèse intestinale (Mathur D et al. 2010). Après division symétrique et la dispersion
au cours du début du développement larvaire, l’une des premières cellules progénitrices de
l’intestin moyen subit une division asymétrique et la signalisation Notch dirige ses premières
filles à devenir des cellules périphériques qui agissent comme une niche. Les cellules
progénitrices de l’intestin et ses filles ultérieures peuvent rester indifférenciées en réponse à
un signal DPP à partir d’une cellule périphérique (Figure 2).
Dans l’intestin moyen, les cellules périphériques agissent donc comme des niches pour
les cellules progénitrices afin de les maintenir indifférenciées jusqu’à la métamorphose
(Mathur D et al. 2010). Durant la métamorphose, la cellule périphérique n’est plus active, ce
qui permet aux îlots de cellules progénitrices de l’intestin moyen de répondre à la
signalisation Notch et de se différencier en entérocyte. Toutefois, une cellule progénitrice de
l’intestin moyen par îlot reste indifférenciée et devient à l’avenir une cellule souche de
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l’intestin. Le mécanisme qui permet à cette cellule de rester indifférenciée n’est pas encore
connu et sera différent de celui existant avant la métamorphose.
Contrairement à d’autres niches caractérisées, où à une cellule souche ou progénitrice qui
s’éloigne de sa niche pour se différencier, la niche « Cellule Périphérique » est un parc
d’attente, qui empêche ces cellules de s’échapper ou de se différencier jusqu’à ce que la niche
se décompose.
Un tel mécanisme qui donne une plus grande autonomie aux cellules souches pourrait
exister dans d’autres populations de cellules épithéliales au cours de l’homéostasie de tissus
ou du développement. En effet les cellules souches garderaient leurs capacités de cellules
souches entre le temps ou elles quittent la niche transitoire et le temps ou elles se retrouvent
dans une autre niche. Il serait intéressant de comprendre ce qui permet alors à ces cellules
souches de se maintenir en tant que cellules souches sans un environnement qui permettait
justement ce maintien.
b) 1er modèle de niches transitoires : les cellules souches neurales
Le second exemple de niches transitoires, similaire au premier modèle développé
précédemment, concerne les niches de cellules souches neurales. En effet, ce dernier fait
référence à une niche transitoire à l’état embryonnaire du développement de l’espèce.
De nombreuses études sur les cellules souches neurales sont menées sur des cellules se
divisant lentement dans le système nerveux central adulte, où les niches permettent de
maintenir les cellules souches neurales tout au long de la vie. (Lathia J.D et al. 2007). En
revanche, la zone ventriculaire embryonnaire est une structure transitoire qui ne remplit pas
les critères classiquement utilisés pour définir une niche.
Les cellules souches neurales adultes résident dans au moins trois zones structurellement
et anatomiquement distinctes dans le cerveau adulte et notamment la zone subventriculaire à
proximité des ventricules latéraux.
Les auteurs ont donc comparé les deux microenvironnements des cellules souches
neurales adultes et embryonnaires. Il en ressort que les points communs entre les signaux de
régulation embryonnaire des cellules souches neurales et de ceux qui sont connus pour
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contrôler les cellules souches adultes dans leurs niches sont nombreux. A première vue, la
zone ventriculaire embryonnaire ne satisfait pas à la définition classique d’une niche
permanente de cellule souche. En effet, la zone ventriculaire ne contient qu'une seule lignée
de cellules, c'est-à-dire les cellules souches elles-mêmes ainsi que leurs filles. Ensuite, la
structure est transitoire et se perd lors du développement postnatal. Enfin, les cellules souches
embryonnaires neurales se divisent rapidement.
Cependant, ces dernières années et comme on a pu le voir précédemment, il existe
plusieurs modèles de niches de cellules souches et une définition trop stricte ne peut être
cohérente. Il a été montré par Micchelli et Perrimon (2006) que les cellules souches de
l'intestin de drosophiles adultes ont seulement aussi leurs cellules filles pour environnement et
n'interagissent pas avec d’autres lignées cellulaires. Des niches transitoires au cours du
développement sont également observées chez l’intestin de la drosophile (Mathur D. et al.
2010). De même, le taux de division des cellules souches dans l'embryon serait
vraisemblablement plus élevé que chez l'adulte, compte tenu des exigences différentes pour la
croissance et l'entretien.
En outre, même si des séries d'expériences suggèrent que la zone ventriculaire
embryonnaire ne peut être considérée comme une niche permanente de cellules souches
classiques (Lathia J.D et al. 2007), il est évident que les mécanismes de signalisation et les
nombreuses voies de régulation, présents chez l’embryon dans le zone ventriculaire,
permettent de considérer ce microenvironnement comme une niches de cellule souche
présente transitoirement à l’état embryonnaire jusqu’au stade de développement postnatal.
c) 2ème modèle de niches transitoires : les cellules souches hématopoïétiques
Un autre modèle de niches transitoires de cellules souches existe pour certaines
populations de cellules souches et notamment pour les cellules souches hématopoïétiques de
l’adulte. En effet d’après ce modèle, les cellules souches seraient maintenues à un état de
dormance par leur niche (niche permanente), et en réponse à un stress, elles deviendraient
actives. Ce modèle s’applique notamment pour les cellules souches hématopoïétiques.
Comme les précurseurs des cellules sanguines, les cellules souches hématopoïétiques
restent dans un état de dormance pendant la majeure partie de la vie d'un organisme, n’entrant
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dans le cycle cellulaire uniquement lorsque cela est nécessaire pour générer différentes
lignées (Baldridge M.T.et al. 2010). Les dernières recherches ont démontré qu’il pouvait
exister deux types de niches de cellules souches hématopoïétiques (Renstrom J. et al. 2010).
On retrouve d’abord la niche endo-osseuse, où les cellules souches hématopoïétique restent
proches des ostéoblastes de l'os trabéculaire. Ensuite on peut trouver une niche périvasculaire,
où les cellules souches seraient plus proches de l'endothélium vasculaire dans les sinus de la
moelle. D’après Raaijmakers M. (2010), la niche de cellules souches endo-osseuse pourrait
être transitoirement activée, permettant ainsi le passage des cellules souches hématopoïétiques
d’un état de dormance à un état activé, ainsi que leur migration en réponse à un stress.
Cellules
souches logées
dans la niche
Homéostasie
Stress
Mobilisation des
cellules souches
en réponse à un
stress
Légende :
Interaction adhésive
Cellule souche endormie
cathepsine X
Cellule souche activé
SDF1
Cellules ostéoblastes
formant la surface endoosseuse
Endothélium vasculaire
Figure 3 : Modulation de la niche des cellules souches hématopoïétique en réponse à un stress (adapté
à partir de Raaijmakers M. 2010)
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Dans le système hématopoïétique, il a été démontré que la surface endo-osseuse est un
environnement anatomiquement défini comme une niche pour les cellules souches
(Raaijmakers M. 2010). Egalement appelée « niche ostéoblastique », la surface endo-osseuse
est constituée de nombreux composants. On trouve notamment des cellules ostéoblastes à
divers stades de développement, l'endothélium vasculaire, les ostéoclastes, la chimiokine
SDF1 (CXCL12) qui exprime les cellules réticulaires et les protéines de la matrice
extracellulaire. Les cellules souches hématopoïétiques ne restent pas en position statique dans
leurs niches, mais au contraire sont connues pour migrer à des endroits distincts dans la
moelle osseuse, le sang et les tissus périphériques.
La cathepsine X joue un rôle important dans la mobilisation des cellules souches
hématopoïétiques et dans leur trafic (Raaijmakers M. 2010). La cathepsine cystéine protéase
X a été identifiée comme un nouvel acteur moléculaire jouant un rôle dans la migration et le
trafic des cellules souches hématopoïétiques (Staudt N.D. et al. 2010). Les auteurs ont
démontré que la cathepsine X est exprimée et sécrétée par des lignées de cellules stromales et
primaires « ostéoblastiques ». La cathepsine mature X perturberait l’interaction adhésive entre
les cellules souches hématopoïétiques et les ostéoblastes. Dans ce modèle, la cathepsine X
favorise le trafic des cellules souches hématopoïétiques de la niche endo-osseuse par la
dégradation de CXCL12 en réponse à un stress. Les cellules souches hématopoïétiques
passent de l’état de dormance à l'auto-renouvellement dans des
conditions de stress
hématopoïétiques, comme des saignements par exemple.
Un autre facteur, l’interféron-γ, faisant passer les cellules souches hématopoïétiques
d’un état de dormance à un état activé, a été identifié par Baldridge M.T. et al. (2010). Les
auteurs ont développé un modèle de travail présentant l’augmentation de l’activité des cellules
souches hématopoïétiques en réponse à une infection bactérienne chronique. Ils ont comparé
la prolifération et l’activité des cellules souches hématopoïétiques avec le niveau d’interféronγ dans des conditions physiologiques normales et dans des conditions d’infections
bactériennes chroniques. Dans des conditions physiologiques normales, la prolifération et
l’activité de différenciation des cellules souches hématopoïétiques est très faible et le niveau
d’interféron-γ l’est tout autant. En revanche, lors d’une infection bactérienne chronique, on a
une augmentation des cellules immunitaires sentinelles qui stimulent la libération en grande
quantité de l’interféron-γ qui traverse la circulation sanguine pour activer les cellules souches
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hématopoïétiques dans la moelle osseuse conduisant à la mobilisation des cellules
immunitaires. En réponse à une infection bactérienne chronique et à l’augmentation de la
quantité d’interféron-γ, on a donc une activation transitoire des cellules souches
hématopoïétiques qui retrouvent un état de dormance lors de conditions physiologiques
normales.
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VI.
Conclusion
Comme nous avons pu le voir tout au long de cette synthèse, ces dernières années
ont permis de caractériser et de comprendre plus en détail l’environnement dans lequel se
développent les cellules souches. Les niches peuvent être en permanence présentes dans
l’organisme, ce qui semble être le cas dans la plupart des situations. Seulement de nouvelles
données ont permis de caractériser des niches de cellules souches transitoirement présentes
dans l’organisme à un stade précis de développement de l’espèce ou en réponse à un stress ou
une infection de l’organisme.
Le constat qui peut être fait au jour d’aujourd’hui, est que les recherches avancent
deux grands modèles de niches transitoires de cellules souches. Le premier modèle que l’on
retrouve chez l’intestin moyen de la drosophile est intéressant puisqu’on retrouve une niche
« parc d’attente » qui pourrait être présente pour d’autres types de cellules souches, sachant
qu’un tel mécanisme donne une plus grande autonomie aux cellules souches. On retrouve un
modèle semblable chez les cellules neurales. En effet, on retrouve une niche transitoire à l’état
de développement embryonnaire qui disparait au stade postnatal pour donner naissance à une
niche de cellules souches permanente à l’état adulte. Le deuxième modèle est différent et
concerne les niches de cellules souches hématopoïétiques. On constate qu’en réponse à un
stress, l’environnement de la cellule souche est capable de réagir afin d’activer les cellules
souches hématopoïétiques pour répondre aux conditions de stress. Enfin le troisième modèle,
démontre que chez les cellules souches neurales,
La compréhension du fonctionnement des niches de cellules souches en matière de
santé est devenue un sujet majeur pour les sciences fondamentales et la médecine. Il est
important de comprendre comment les cellules de la niche et les signaux extracellulaires
peuvent contrôler le destin des différentes cellules souches de l’organisme. Les résultats
qu’apporteront ces nouveaux outils permettront de mieux comprendre la différenciation des
cellules souches de tous les types cellulaires particuliers. Ces connaissances sont susceptibles
d’influencer le développement de nouvelles thérapies dans un avenir proche. La disponibilité
croissante de petites molécules, couplée à la possibilité de cibler des voies de signalisation et
le développement de systèmes, font de la modulation contrôlée des niches de cellules souches
une approche intéressante pour la régénération des tissus et des organes ainsi que leurs
réparations.
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