Cellules souches: première reconstitution d’un épiderme

L’équipe d’ISTEM, dirigée par Marc Peschanski vient de réussir le pari de recréer l’ensemble d’un épiderme à partir de cellules souches embryonnaires humaines. L’objectif ? Pouvoir proposer un jour cette ressource illimitée de cellules comme alternative thérapeutique, notamment aux grands brûlés et aux patients atteints de maladies génétiques affectant la peau. Des travaux financés notamment grâce aux dons du Téléthon.

La thérapie cellulaire a radicalement changé la vie des grands brûlés. Depuis plus de deux décennies, les médecins utilisent des techniques de culture cellulaire afin d’obtenir, à partir d’un petit échantillon prélevé chez le patient lui-même, une surface de peau suffisante à la reconstruction de l’épiderme détruit.

Bien que ce type de greffe soit utilisé avec succès, l’une de ses limites est le temps nécessaire (trois semaines) à la production d’une surface suffisante d’épiderme pour recouvrir les zones affectées, ce qui laisse, dans l’intervalle, le patient sans protection. Depuis quelques années, des recherches ont abouti à la mise au point de substituts pour essayer de protéger les malades dans la période qui précède la greffe. Cependant, ces moyens technologiques ne permettent pas de s’affranchir du risque de rejet immunitaire et de transmission de maladies.

L’accès rapide à un nombre illimité de cellules capables de donner un épiderme bien constitué, parfaitement contrôlé en laboratoire avant utilisation, serait donc une réponse aux problèmes posés par les techniques existantes. C’est dans ce cadre que les chercheurs d’ISTEM ont imaginé reconstruire un épiderme entier à partir de cellules souches embryonnaires humaines.

Un protocole en plusieurs étapes
Les cellules souches embryonnaires humaines (hES) possèdent deux caractéristiques fondamentales : une capacité d’expansion illimitée et une capacité de pluripotence c’est-à dire à se différencier vers tous les types cellulaires du corps humain. Le premier objectif de l’équipe a été d’obtenir, à partir de cellules hES, des cellules souches de peau (kératinocytes) semblables à celles naturellement présentes chez l’homme au sein de l’épiderme. Les kératinocytes, permettent, en effet, le renouvellement constant de la peau via le mécanisme représenté ci-dessous.

Le renouvellement de l’épiderme est assuré par les kératinocytes souches. Ces derniers possèdent deux propriétés : celle de se diviser activement et celle de se différencier. Chaque kératinocyte donne naissance à deux cellules filles identiques. L’une reste sur place pour se diviser à nouveau tandis que l’autre migre vers la couche supérieure, la couche de différenciation, où elle va donner les différents types de cellules épidermiques.

Une fois cette étape franchie, le second objectif des chercheurs a consisté à mettre au point des stratégies visant à isoler les kératinocytes souches afin de tester leur capacité à reconstituer un épiderme fonctionnel tout d’abord in vitro – puis in vivo. « Ce sont effectivement ces cellules qui nous intéressaient car ce sont les seules à pouvoir recréer l’ensemble des couches de l’épiderme humain » précise Christine Baldeschi.

Grâce à la mutualisation des moyens et à la complémentarité des équipes de recherche travaillant à I-STEM, les chercheurs ont donc réussi à reconstruire in vitro un épiderme fonctionnel dans lequel les kératinocytes souches présentent toutes les qualités nécessaires à leur bon fonctionnement (propriétés d’auto-renouvellement, de stratification et de différenciation terminale). Il restait alors à prouver que ces résultats obtenus in vitro se confirmeraient in vivo. L’étape finale a donc consisté à reproduire ce protocole chez la souris. Douze semaines après la greffe, les souris présentaient de manière localisée un épiderme humain adulte tout à fait normal et fonctionnel et dans lequel on retrouve tous les types cellulaires de peau.  

Pour les chercheurs, les perspectives de ce travail sont grandes. Ces cellules « toutes prêtes » seront proposées afin de produire des cellules de l’épiderme pour le traitement des grands brûlés mais également pour d’autres pathologies cutanées telles que les génodermatoses ou les ulcérations qui compliquent le diabète chez un très grand nombre de patients. « Cela fait 25 ans que l’on sait faire de l’épiderme avec des cellules souches de peau et que l’on fait des greffes de peau notamment pour les grands brulés. Les kératinocytes obtenus à partir de cellules souches embryonnaires humaines peuvent donc trouver une application clinique immédiate. C’est pourquoi nous cherchons maintenant comment passer concrètement chez l’homme », commente finalement Christine Baldeschi, responsable de l’équipe qui a réalisé ce travail.

 (1) I-STEM : Institut des cellules souches pour le traitement et l’étude des maladies monogéniques créé le 1er janvier 2005. L’Inserm, l’Université d’Evry-Val-d’Essonne et l’AFM en sont les membres fondateurs.

Source : Inserm
« Human embryonic stem cells derivatives enable full reconstruction of the pluristratified epidermis. » The Lancet, volume 374, number 9703, 21 November 2009