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Cellules souche et cancer

lundi 24 décembre 2007, par Picospin

Qu’est-ce qu’une cellule souche ?
Une cellule souche est une cellule indifférenciée qui se caractérise par sa capacité à engendrer des cellules spécialisées en se différenciant et en se multipliant indéfiniment à l’identique. Les cellules souches animales et en particulier les cellules souches humaines font l’objet de nombreuses recherches en vue de régénérer ou de créer des tissus et des organes. L’origine des cellules souches pose des problèmes d’éthique si des prélèvements embryonnaires suivis de l’éventuelle destruction d’embryons est en cause. Les cellules souches totipotentes proviennent d’un ovule fécondé ou de cellules issues des premières divisions de cet œuf jusqu’au quatrième jour. Ces cellules sont les seules à permettre le développement d’un individu complet. C’est à ce stade que l’on peut pratiquer le clonage reproductif par scission embryonnaire. Totipotence veut dire "tout pouvoir" ce qui indique que ces cellules peuvent être différenciées en n’importe quel type cellulaire de l’organisme, qu’il s’agisse de cellules épithéliales, neuronales, ou hépatiques.

Plusieurs types de cellules souches

Les cellules souches pluripotentes dont font partie les cellules embryonnaires souches, ne peuvent pas produire un organisme entier, mais seulement se différencier en cellules issues de n’importe lequel des 3 feuillets embryonnaires, y compris les cellules germinales. Aussi appelées embryonic stem, (ES) souches embryonnaires, ce sont des cellules souches pluripotentes présentes dans l’embryon peu de temps après la fécondation jusqu’au stade du développement dit de blastocyste où elles constituent encore la masse cellulaire interne. Elles ne peuvent à elles seules aboutir à la création d’un individu complet. Elles proviennent de la masse cellulaire interne au stade de 40 cellules alors que le placenta qui nourrit l’embryon et le protège de tout rejet par le système immunitaire est produit par la couche cellulaire externe. Elles ont vocation à former tous les tissus de l’organisme, mais ne peuvent pas, à elles seules, être à l’origine de l’être humain. Les cellules souches multipotentes présentes dans l’embryon ou dans l’organisme adulte, peuvent donner naissance à plusieurs types de cellules, mais sont déjà déterminées. Si les cellules hématopoïétiques des mammifères donnent des globules rouges, des plaquettes, des lymphocytes T ou B, des macrophages, mais elles ne peuvent pas donner des cellules musculaires. Un autre exemple de cellules souches multipotentes est celui des cellules de la crête neurale qui émigrent du tube neural au cours de l’embryogénèse et qui donnent naissance aux mélanocytes, aux neurones et aux cellules gliales du système nerveux périphérique. Les cellules souches unipotentes ne peuvent produire qu’un seul type de cellules comme celles qui constituent la peau, le foie, la muqueuse intestinale ou les testicules.

Certains organes ne peuvent se régénérer quand ils sont lésés.

Comme certains organes, tels que le cœur et le pancréas, ne renferment pas de ces cellules souches, ils n’ont aucune possibilité de régénération en cas de lésion. Il ne faut pas utiliser le terme de « cellule souche » pour les cellules qui, bien qu’étant capables de se différencier en un ou plusieurs types cellulaires, ne peuvent pas se renouveler de manière infinie. C’est le cas notamment de la cellule-œuf fécondée et des premières cellules embryonnaires, ainsi que des « cellules progénitrices », très fréquentes dans l’organisme qui ont des capacités de division limitées. Les cellules souches multipotentes peuvent se répliquer indéfiniment en culture tout en conservant, dans des conditions appropriées, leur caractère indifférencié et multipotent. Elles sont normales du point de vue génétique (ni mutations, ni anomalies chromosomiques), elles peuvent, en culture de laboratoire, dans certaines conditions, se différencier en plusieurs types de tissus comme les cellules nerveuses, sanguines, ou cartilagineuses et s’apparentent, par certaines de leurs caractéristiques (vitesse de division, réactions biochimiques, expressions de gènes) à des cellules précancéreuses. Elles constituent donc, par leur état instable, un modèle intéressant pour analyser une situation dans laquelle une cellule peut basculer vers l’état cancéreux, ce qui constitue un modèle intéressant pour les études et expérimentations en cancérologie. La recherche sur les cellules souches pluripotentes humaines peut induire des changements importants dans le mode de développement des médicaments et permettre de tester ceux-ci de façon sûre en les essayant sur des variétés cellulaires beaucoup plus nombreuses.

De multiples et intéressantes applications

Les cellules souches pluripotentes sont potentiellement une source illimitée de tissus ou de cellules spécifiques. Grâce à elles, on espère pourvoir élargir le champ des interventions de la thérapie cellulaire à des maladies du type Alzheimer, Parkinson, maladies de la moelle osseuse, cardiaques ou cérébrales, brûlures, diabète, ou arthrite rhumatoïde. On espère que ces cellules pourront suppléer les cellules détruites comme dans l’ischémie myocardique par infarctus du myocarde, les conséquences des irradiations, de la chimiothérapie ou pallier des déficits fonctionnels cellulaires comme c’est le cas dans les maladies neuro-dégénératives telles que le Parkinson. Par les applications de la thérapie génique on espère être en mesure de rendre normaux des tissus ou des organes qui avaient été rendu anormaux par suite de la présence d’un gène muté chez des individus jeunes ou adultes.

Les cellules souches embryonnaires

Ces cellules sont à l’origine de tous les tissus de l’organisme adulte et sont de ce fait appelées "pluripotentes". Elles peuvent être isolées et cultivées in vitro à l’état indifférencié. Dans des conditions précises de de culture (mise en suspension, facteurs de croissance particuliers...), on peut orienter leur différenciation vers un type cellulaire donné (neurones, mélanocytes, cellules musculaires, cellules sanguines...). Les cellules souches embryonnaires ont été isolées et cultivées chez la souris à partir de 1980. Elles sont prélevées à partir des cellules de la masse interne du blastocyste, embryon composé de moins de 150 cellules, manoauvre qui nécessite la destruction de l’embryon. Elles peuvent être obtenues à partir d’embryons surnuméraires congelés, issus d’une fécondation in vitro, ou par clonage qui est un transfert du noyau d’une cellule dans un ovule préalablement privé de son propre noyau.

Si ces cellules étaient disponibles que pourrait-on en faire ?

La disponibilité de ces cellules permettrait la mise au point et l’application de la thérapie cellulaire à de nombreuses pathologies dégénératives pour régénérer des neurones à dopamine lésés comme c’est le cas dans la maladie de Parkinson après réintroduction dans le cerveau, pour réparer du tissu musculaire cardiaque endommagé après un infarctus.

Un frein éthique ?

Les recherches sur les cellules souches embryonnaires peuvent être freinées pour des raisons d’ordre éthique du fait de la destruction d’un embryon, considéré d’ores et déjà par certains comme un être humain à part entière.

Cellules souches fœtales

La cellule souche fœtale est un type de cellule souche multipotente d’origine fœtale. D’un point de vue recherche et thérapeutique, elles peuvent être prélevées sur des fœtus issus d’une interruption volontaire de grossesse. Les cellules souches fœtales ont la particularité d’être déjà orientées vers un type cellulaire particulier. Les cellules souches adultes sont des cellules indifférenciées que l’on trouve au sein de tissus qui sont composés en majorité de cellules différenciées dans la plupart des tissus et organes adultes. Ce sont généralement des cellules multipotentes qui sont capables de donner naissance à différentes lignées cellulaires d’un tissu donné. Elles sont à la base du renouvellement naturel d’un tissu et de sa réparation à la suite d’une lésion. Présentes non seulement chez les adultes, mais aussi chez les enfants et même dans le cordon ombilical, qualifiées de somatiques (du grec σωμα sōma = le corps), elles sont déjà utilisées dans le traitement de plus d’une centaine de maladies. Ces cellules pourraient un jour devenir les cellules du cancer car, aberrantes, elles seraient impliquées dans le maintien et la propagation des tumeurs malignes. Bien que certains chercheurs aient proclamé que les cellules cancéreuses sont immortelles, qu’elles se divisent et croissent indéfiniment, la plupart d’entre elles sont susceptibles seulement de se diviser un certain nombre de fois avant de mourir. La dernière hypothèse à ce sujet est que les cancers sont susceptibles de ne jamais mourir car ils seraient alimentés par les cellules souche, elles jaillissent hors du corps de la tumeur. Pire que cela, ces cellules peuvent être indifférentes à tout traitement. Cette controverse n’empêche nullement les scientifiques de penser que cette hypothèse tient plus de la croyance religieuse que d’un fait scientifique.

Une décision primordiale : quelle orientation donner à la recherche sur le cancer pour prévenir au plus vite sa survenue et le guérir quand il se déclare ?

Au centre de ce débat se trouvent les options de recherche à établir pour l’avenir dans la recherche sur le cancer. Si l’hypothèse se confirmait, elle pourrait susciter l’espoir de pouvoir des maladies jusqu’ici considérées comme incurables. Si les adversaires de cette hypothèse avaient raison, ils n’auraient plus qu’à descendre dans une avenue aveugle qui leur servirait d’avertissement comme d’autres dans la longue histoire de la recherche médicale. Entre temps, on cherche des voies qui pourraient mener à tuer les cellules souche à l’aide de nouveaux produits qui pourraient alors se révéler comme étant la solution idéale. Cette controverse recueille un tel succès qu’elle stimule la plupart des grands centres de recherche cancérologique des Etats-Unis qui sont prêts à investir de fortes sommes pour étudier cet aspect particulier de la cancérologie. Dans la situation financière catastrophique dans laquelle nous nous débattons, il nous est difficile de solliciter un budget supplémentaire pour confirmer telle ou telle théorie. Malgré cette réticence, l’espoir est si grand de trouver bientôt une solution pour guérir nos malades que beaucoup d’entre les chercheurs ont franchi la limite pour oser courir le risque d’un dépassement du budget. La comparaison avec un gazon envahi de mauvaises herbes s’impose dans cette situation. La chimiothérapie et les irradiations détruisent certes une grande partie de la tumeur mais si ces deux thérapeutiques s’avèrent incapables d’anéantir les cellules souche qui sont les racines du cancer, ce dernier ne peut que récidiver. Les cellules souche cancéreuses se caractérisent par la présence de marqueurs moléculaires spécifiques. L’hypothèse du rôle des cellules souche dans l’évolution du cancer appelle une question posée depuis longtemps : est-ce que chaque cellule a les mêmes potentialités de faire évoluer un cancer ? La première réponse est plutôt rassurante. Quand on transplante des cellules tumorales chez une souris dépourvue de tout système immunitaire, le bilan a montré que ces dernières n’avaient pas toutes les mêmes potentialités de créer une tumeur. Pour avancer dans ce raisonnement, les chercheurs se sont attaqués aux connaissances nécessaires pour isoler les cellules aptes à créer des cancers. Pour parvenir à ces fins, il fallait attendre l’arrivée des outils indispensables à la recherche. Ce n’est qu’à ce moment qu’on se mit à découvrir l’existence de cellules souche dans une forme de cancer du sang : la leucémie myéloïde. A la grande surprise des scientifiques, on s’aperçut que ces cellules ne participaient que peu, en proportion de 1%, dans la création de ces tumeurs chez la souris. Il semble donc bien que la découverte la plus percutante dans l’histoire de la recherche sur le cancer fut la présence de cellules souche dans des tumeurs aussi variées que le cancer du sein, du colon, du cou, des poumons, de la prostate ou du cerveau. Ces progrès dans la connaissance du mécanisme des cancers ne résout pas la totalité des problèmes qui restent à découvrir.

Une hypothèse séduisante

L’hypothèse séduisante présentée ici n’a de sens que si c’est une minuscule fraction de cellules souche qui est présente dans la tumeur. En réalité, on a trouvé des tumeurs dans lesquelles les cellules souche représentaient jusqu’à 40 à 50% de la totalité des lésions. Lorsqu’un traitement parvient à les réduire de 99% comme c’est souvent le cas, et si cette tumeur est constituée de 10% de cellules souche, cela veut dire que ces dernières ont réagi au traitement. Une autre question qui reste à poser est celle des souris. Les cellules qui donnent naissance à une tumeur en un endroit donné peuvent ne pas en créer une à un autre site chez la même souris. Les transplantations sont affectées par un grand nombre de facteurs. Le fait de transplanter des tumeurs chez une souris ne révèle pas nécessairement s’il y avait eu des cellules souche à cet endroit. Une dernière question a été posée par une autre spécialiste de la question. Celle de savoir si des cellules souche le restent en tant que telles et si d’autres ne le restent pas. La réponse est : « pas nécessairement ».

Comme en cas de guerre ?

En réalité les cellules souche se comportent comme des cibles très mobiles qui peuvent se convertir en cellules ordinaires et vice versa. « Dire qu’il suffit de tuer les cellules souche pour éradiquer un cancer est un raisonnement simpliste », affirme un cancérologue qui ne veut pas susciter d’ espoir exagéré aux personnes préoccupées par l’atteinte de cette maladie. Les approches que nous employons pour avancer dans la compréhension de la maladie, ou au moins certaines d’entre elles, ne nous amènent nulle part. C’est aussi vrai pour les méthodes qui sont utilisées pour mettre sur le marché les médications anti-cancéreuses. Pour recevoir une autorisation de mise sur le marché il suffit que le médicament en question soit capable de diminuer le volume de la tumeur même si par ailleurs il n’a aucun effet net pour prolonger la durée de la vie. C’est comme tondre un champ de pissenlits. Un jour, la vérité éclatera. Ce sera sans doute lorsque paraitront des études sérieuses sur le cancer du sein.

Questionnement éthique :

1. Est-ce que la santé publique consacre suffisamment de moyens en temps, en ressources humaines, en fonds disponibles pour mettre tous les moyens possibles de son côté afin de s’attaquer enfin de façon efficace au problème difficile de l’éradication du cancer ?

2. Pensez-vous que les scientifiques et les organismes de recherche mettent tous leurs moyens en commun pour aboutir au plus vite à un résultat significatif ?

3. Doit-on concentrer toute la recherche à l’élucidation du problème des cellules souche ou doit-on se disperser davantage pour avoir de meilleures chances d’atteindre le but final qui est de comprendre tous les mécanismes impliqués dans le développement des cancers pour pouvoir le maîtriser ?

4. Etes-vous intéressé en tant que non spécialiste de ces questions à connaître l’histoire de la recherche sur le cancer ou pensez-vous que d’autres sujets de recherche peuvent ou doivent être développés en médecine ou dans d’autres domaines ?

The New York Times :
December 21, 2007
Scientists Weigh Stem Cells’ Role as Cancer Cause
By GINA KOLATA

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