Les différents types de cellules souches : totipotentes, pluripotentes, multipotentes et unipotentes

Une cellule souche est une cellule non spécialisée qui possède deux propriétés caractéristiques : l'auto-renouvellement (elle peut se diviser pour produire d'autres cellules souches) et la différenciation (elle peut se transformer en cellules spécialisées, comme des neurones, des cellules du cartilage ou des cellules sanguines). Tous les tissus du corps humain proviennent de cellules souches.

Toutes les cellules souches ne se valent pas. L'éventail des types cellulaires qu'une cellule souche peut produire s'appelle son potentiel, et c'est lui qui définit les quatre grandes classes utilisées en biologie et en médecine.

Les cellules totipotentes sont les plus puissantes : elles peuvent donner n'importe quel type cellulaire de l'organisme, ainsi que les tissus extra-embryonnaires comme le placenta. Chez l'être humain, les cellules totipotentes n'existent que dans l'embryon très précoce, depuis la fécondation jusqu'aux premières divisions cellulaires (environ les 4 premiers jours).

Les cellules totipotentes ne sont pas utilisées en médecine régénérative clinique. Il est impossible, sur le plan biologique comme sur le plan éthique, de les isoler en dehors du tout premier stade du développement embryonnaire, et leur potentiel de différenciation sans restriction les rend par nature inadaptées à une administration thérapeutique.

Les cellules souches pluripotentes peuvent se différencier en n'importe quelle cellule des trois feuillets embryonnaires primaires (endoderme, mésoderme et ectoderme), qui forment ensemble tous les tissus du corps, mais pas les tissus extra-embryonnaires. Il existe deux grands types de cellules pluripotentes : les cellules souches embryonnaires (CSE), issues de la masse cellulaire interne d'un blastocyste de 5 à 7 jours, et les cellules souches pluripotentes induites (iPSC), reprogrammées en laboratoire à partir de cellules adultes.

Les cellules pluripotentes font l'objet de recherches intenses en raison de leur large capacité de différenciation, mais elles présentent une limite clinique importante : leur potentiel de croissance sans restriction les expose au risque de former des tératomes (tumeurs bénignes contenant plusieurs types de tissus) si elles sont administrées avant d'avoir été correctement différenciées. C'est pourquoi les cellules pluripotentes ne sont pas perfusées directement aux patients : elles sont d'abord différenciées en laboratoire en un type cellulaire spécifique et mature avant tout usage clinique.

Les cellules souches multipotentes peuvent se différencier en une famille limitée de types cellulaires apparentés. Les deux types de cellules multipotentes les plus importants sur le plan clinique sont les cellules souches hématopoïétiques (CSH), qui produisent toutes les lignées de cellules sanguines et immunitaires et sont à la base de la greffe de moelle osseuse, et les cellules souches mésenchymateuses (CSM), qui peuvent se différencier en os, cartilage, graisse, tendon et cellules stromales.

Les CSM sont le type cellulaire dominant en médecine régénérative moderne, et leur principal mécanisme thérapeutique n'est pas la différenciation directe, mais la signalisation paracrine. Les CSM libèrent un sécrétome complexe de cytokines, de facteurs de croissance et de vésicules extracellulaires (exosomes) qui modulent l'inflammation, soutiennent la réparation des tissus et régulent le système immunitaire. C'est pourquoi les CSM sont utilisées dans le traitement d'affections aussi variées que l'arthrose, les maladies auto-immunes, les lésions neurologiques et les maladies inflammatoires.

Chez TurkeyStemcell, tous les protocoles cliniques utilisent des CSM de la gelée de Wharton, des cellules souches mésenchymateuses néonatales issues de tissu de cordon ombilical donné dans le respect de l'éthique et produites dans un laboratoire certifié BPF (GMP). Les CSM de la gelée de Wharton sont préférées aux CSM adultes de la moelle osseuse ou du tissu adipeux parce qu'elles sont plus jeunes, plus prolifératives et immunoprivilégiées, ce qui permet un usage allogénique.

Les cellules souches unipotentes ne peuvent produire qu'un seul type cellulaire. L'exemple le plus connu est la cellule souche spermatogoniale, qui se différencie exclusivement en spermatozoïdes. Les cellules basales de l'épiderme, qui régénèrent la peau tout au long de la vie, sont également unipotentes.

Les cellules unipotentes jouent un rôle important dans l'entretien des tissus et dans la recherche, mais elles sont rarement utilisées dans les produits de thérapie cellulaire, car leur lignée unique restreint leurs applications cliniques, comparée aux effets de signalisation bien plus larges des CSM multipotentes.

Totipotentes : toutes les cellules du corps et le placenta. Source : embryon très précoce. Usage clinique : aucun.

Pluripotentes : toutes les cellules du corps (pas le placenta). Source : blastocyste (CSE) ou cellules adultes reprogrammées (iPSC). Usage clinique : uniquement en recherche et sous forme de dérivés prédifférenciés.

Multipotentes : une famille de cellules apparentées (p. ex. os, cartilage, graisse pour les CSM). Source : cordon ombilical, moelle osseuse, tissu adipeux. Usage clinique : très répandu, à la base de la plupart des programmes de médecine régénérative.

Unipotentes : un seul type cellulaire. Source : tissu adulte. Usage clinique : limité, surtout en recherche sur la réparation de tissus spécifiques.

La médecine régénérative moderne, y compris les protocoles proposés par TurkeyStemcell pour des indications orthopédiques, auto-immunes, neurologiques et anti-âge, utilise des cellules souches mésenchymateuses multipotentes, presque toujours issues de la gelée de Wharton du cordon ombilical.

Les CSM de la gelée de Wharton réunissent les avantages de la biologie des cellules néonatales (télomères plus longs, plus forte capacité de prolifération, moindre sénescence), une provenance éthique (tissu recueilli après la naissance à terme d'enfants en bonne santé, et qui serait sinon éliminé) et une compatibilité allogénique (faible expression des molécules HLA de classe II, aucune compatibilité HLA requise).

La thérapie par exosomes, de plus en plus utilisée en complément de la thérapie par CSM, est un prolongement acellulaire de cette approche. Les exosomes sont des vésicules extracellulaires libérées par les CSM, qui transportent la même charge de signalisation régénérative sans qu'il soit nécessaire d'administrer des cellules vivantes. Consultez notre comparaison entre thérapie par exosomes et thérapie par cellules souches pour une analyse détaillée.