MÉDECINE RÉGÉNÉRATIVE: Des cellules souches aux couches germinales, le pas est franchi – Nature Communications

L’écart entre la recherche sur les cellules souches et la médecine régénérative se réduit, avec cette nouvelle compréhension de l’embryogenèse, et cette nouvelle technique qui intègre toutes les contraintes mécaniques, moléculaires et biologiques des cellules souches in vivo avant la toute première étape de spécialisation. Cette étape critique reproduite pour la première fois en laboratoire et décrite dans la revue Nature Communication, ouvre un peu plus grand la porte vers la médecine régénérative.

Les chercheurs de l’Université de l’Illinois en collaboration avec des scientifiques de l’Université de Notre Dame et de l’Université Huazhong (Chine), rappellent qu’au départ, pour former un embryon, une seule cellule se démultiplie en plusieurs mais, dans un microenvironnement in vivo bien particulier. C’est ce microenvironnement, avec ses règles mécaniques et biologiques, nécessaires à cette auto-organisation cellulaire que cette équipe, dirigée par le Pr Ning Wang, de sciences mécaniques et d’ingénierie vient de reproduire en laboratoire.

De la cellule souche aux 3 feuillets embryonnaires : Au cours du développement du fœtus, tous les tissus et organes spécialisés sont issus d’un petit groupe de cellules souches. La première étape, c’est la séparation de ce groupe de cellules non spécialisées en 3 lignées cellulaires différentes, les couches germinales -ou couches de cellules différentiées chez l’embryon-, qui vont donner naissance aux différents systèmes de l’organisme. Pour la première fois ces chercheurs sont parvenus à induire à partir des cellules, les 3 feuillets embryonnaires que sont l’endoderme (intérieur), mésoderme (milieu) et ectoderme (extérieur).

Des contraintes de timing, chimiques et mécaniques : L’équipe montre ici en laboratoire, que non seulement il est possible «  d’inciter  » des cellules souches embryonnaires de souris à former ces 3 couches germinales distinctes mais aussi que le processus dépend de contraintes de timing, chimiques et mécaniques. Grâce à l’utilisation de la fluorescence et de couleurs spécifiques à chaque couche germinale, ils parviennent à observer le processus de transformation.

Ils identifient, en testant plusieurs gels de culture, les contraintes mécaniques qui permettent la différenciation et l’organisation cellulaire. Cela comprend la rigidité du gel, mais aussi les forces que chaque cellule exerce sur ses voisines et la matrice de protéines déposées par les cellules et qui sert d’échafaudage à l’embryon en développement. Après de multiples ajustements, les chercheurs parviennent à identifier la combinaison particulière qui permet le développement de ces 3 feuillets embryonnaires, et dans le bon ordre.

La technique est là, mais il s’agit encore de l’améliorer, expliquent les auteurs, de manière à ce qu’elle soit reproductible par les autres chercheurs. « Le potentiel est énorme  », écrivent-ils, maintenant, nous voulons aller encore plus loin et générer des organes et des tissus spécifiques.

Source: Nature Communications 30 May 2014 doi:10.1038/ncomms5000 Generation of Organized Germ Layers From a Single Mouse Embryonic Stem Cell

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