La transplantation de CSH permet de restaurer les systèmes immunologique et hématologique après myéloablation. La greffe de CSH est un traitement du cancer et des maladies hématologiques. Utilisée depuis plus de 30 ans, elle est l’application principale de la thérapie cellulaire. L’utilisation de greffons cellulaires, enrichis en CSH et appauvris en cellules matures, permet de réduire l’impact de la maladie du greffon contre l’hôte (GVH), par suppression des lymphocytes T alloréactifs, et de réduire le risque de contamination du greffon par des cellules tumorales (Brugger et coll., 1994). L’utilisation de CSH du sang périphérique (CSHP) permet une reprise hématologique plus rapide, réduisant les risques de thrombopénie et les risques d’infection liée à la neutropénie (Champlin et coll., 2000). Cette sécurité plus grande de la greffe de CSH permet leur utilisation pour le traitement des maladies auto-immunes.
III. Les cellules souches mésenchymateuses
Les cellules souches mésenchymateuses, également appelées cellules stromales mésenchymateuses, sont des cellules adhérentes et non-hématopoïétiques présentes dans une niche périvasculaire dans le stroma de la moelle osseuse. Elles possèdent les capacités d’auto-renouvellement et de différenciation nécessaires à l’utilisation du terme « cellules souches ». Friedenstein et coll. furent les premiers, en 1966, à décrire une population de cellules souches présentes dans la fraction stromale de la moelle osseuse, capables de forme des os hétérotopiques et un microenvironnement médullaire après transplantation chez la souris (Friedenstein et coll., 1966). La même équipe a décrit par la suite les « cellules souches ostéogéniques de la moelle osseuse » comme des cellules formant des colonies fibroblastiques et servant de précurseurs communs à l’os et au cartilage (Friedenstein et coll., 1987). Caplan et coll. baptisèrent ces cellules « cellules souches mésenchymateuses », responsables de la formation de l’os et du cartilage ainsi que de la réparation et
80 du renouvellement tissulaire durant le développement embryonnaire et à l’âge adulte (Caplan, 1991). Le « caractère souche » et l’emploi du terme « mésenchymateux » ont été largement débattus, notamment au vu des différents phénotypes et origines des cellules désignées comme « CSM » (Horwitz et coll., 2005, Bianco et coll., 2013).
1. Origines et différences phénotypiques des CSM
Afin de dissiper les confusions dans la désignation des cellules considérées comme CSM, la société internationale pour la thérapie cellulaire (ISCT : International Society for Cellular Therapy) a défini les critères minimaux d’appartenance à cette famille :
- Les CSM adhèrent sur une plaque de culture en plastique non traité, sous des conditions normales de culture
- Elles expriment simultanément CD105, CD73 et CD90 mais pas CD45, CD34, CD14, CD11b, CD79alpha, CD19 et HLA-DR (Human Leukocyte Antigen – antigen D Related)
- Sous des conditions définies, les CSM peuvent se différentier en ostéoblastes, adipocytes ou chondrocytes in vitro
Ainsi, on différenciera les cellules souches mésenchymateuses, présentant la totalité de ces caractéristiques, des cellules stromales mésenchymateuses, qui ne satisfont pas à l’ensemble de ces critères.
Il existe de nombreuses sources de cellules « CSM-like ». Les cellules répondant à l’ensemble des critères des CSM sont isolées à partir de la moelle osseuse et des tissus extra-embryonnaires tels que le placenta (Yang et coll., 2013), la membrane amniotique (Soncini et coll., 2007) ou le cordon ombilical (Xu et coll., 2009). En revanche, des cellules similaires ont été retrouvées dans pratiquement la totalité des tissus : tissu adipeux (Zuk et coll., 2001), pulpe dentaire (Pierdomenico et coll., 2005), muscle (Kuroda et coll., 2006), membrane synoviale (De Bari et coll., 2001), tendon (Salingcarnboriboon et coll., 2003), ligament parodontal (Seo et coll., 2004), périoste (Nakahara et coll., 1991, Nakahara et coll., 1991), cerveau (da Silva Meirelles et coll., 2006), sang (Zvaifler et coll., 2000), poumon (Sabatini et coll., 2005) et peau (Toma et coll., 2001, Zaher et coll., 2014).
Une autre source de CSM a été identifiée récemment. En 2008, Crisan et coll. ont observé que les péricytes présentent les mêmes marqueurs de surface que les CSM (Crisan et coll., 2008). Les péricytes, également appelées cellules de Rouget, encerclent les cellules endothéliales dans les capillaires et microvaisseaux. Crisan et coll. ont isolé ces cellules de nombreux tissus : pancréas, cœur,
81 peau, poumon, cerveau, yeux… Chacune des populations produites à partir de ces explants présentaient les marqueurs de surface des CSM et étaient capables de se différencier en adipocytes, ostéoblastes et chondrocytes in vitro (Crisan et coll., 2008). Ces découvertes ont amené la communauté scientifique à évoquer une possible origine péricytaire de toutes les CSM de l’organisme, ce qui expliquerait leur présence dans de nombreux organes (Caplan, 2008). Néanmoins, Blocki et collègues ont démontré que les CSM de la moelle osseuse n’exprimant pas CD146, un marqueur positif chez les pérycites, ne se différentiaient pas en pérycites et ne possédaient pas les mêmes propriétés pro-angiogéniques. Ils suggèrent donc que les péricytes soient une sous-population de CSM spécialisées dans les processus vasculaires (Blocki et coll., 2013).
Figure 21 : hypothèse du "mesengenic process" : différenciation des CSM en cellules du mésoderme in vivo et in vitro (D’après Singer et Caplan, 2011) (Singer et Caplan, 2011)
2. Différenciation des CSM
Les cellules souches de l’organisme, quelles que soit leur capacités de différenciation, constituent un ensemble nécessaire à la production de progéniteurs et de cellules spécialisées permettant le maintien de l’homéostasie tissulaire. Les cellules souches sont programmées pour se différencier en types cellulaires définis sous l’influence de stimuli spécifiques. Les premières études
82 réalisées sur les CSM ont montré leur capacité à se différencier en lignées des tissus mésenchymateux : os, cartilage, graisse, tendon, muscle et stroma de la moelle (Pittenger et coll., 1999).
Plusieurs études ont depuis démontré la capacité des CSM à la transdifférenciation. Elles peuvent ainsi se différencier en cellules de l’endoderme et de l’ectoderme, contrairement au dogme du « mesengenic process » les limitant à la différenciation en cellules du mésoderme (Figure 21) (Caplan, 1994). Ces types cellulaires comprennent les hépatocytes, les neurones et les cellules épithéliales. (Kopen et coll., 1999, Petersen et coll., 1999, Hung et coll., 2002, Jiang et coll., 2002, Kadivar et coll., 2006).
3. Fonction des CSM
Les CSM ont deux rôles principaux à l’âge adulte : - Le soutien de l’hématopoïèse
- La réparation des tissus lésés