Des scientifiques ont mis au point le premier modèle de cellules souches dérivées d'un patient atteint d'albinisme. Ce modèle permettra d'étudier les affections oculaires liées à l'albinisme oculocutané (AOC).
Les cellules souches sont non spécialisées. Elles ne peuvent remplir aucune fonction spécifique dans l'organisme, mais elles peuvent se diviser et se renouveler sur une longue période et ont le potentiel de se spécialiser et de se différencier en de nombreux types de cellules, comme les cellules musculaires, les cellules sanguines, les cellules cérébrales, etc.
Les cellules souches sont présentes dans notre organisme à tous les stades de la vie, de l'embryon à l'âge adulte. Les cellules souches embryonnaires (CSE) ou cellules souches fœtales sont présentes dès les premiers stades, tandis que les cellules souches adultes, qui jouent un rôle dans la réparation de l'organisme, sont présentes à l'âge adulte.
Les cellules souches peuvent être regroupées en quatre catégories : les cellules souches embryonnaires (CSE), les cellules souches adultes, les cellules souches cancéreuses (CSC) et les cellules souches pluripotentes induites (iPSC). Les cellules souches embryonnaires (CSE) proviennent des cellules de la masse interne du blastocyste d’un embryon de mammifère âgé de trois à cinq jours. Elles possèdent une capacité d’auto-renouvellement indéfini et peuvent se différencier en types cellulaires issus des trois feuillets embryonnaires. Les cellules souches adultes, quant à elles, jouent un rôle essentiel dans le maintien de l’homéostasie cellulaire des tissus. Elles peuvent remplacer les cellules mortes ou endommagées, mais leur potentiel de prolifération et de différenciation est plus limité que celui des CSE. Les cellules souches cancéreuses (CSC) proviennent de cellules souches normales ayant subi des mutations génétiques. Elles initient la formation de tumeurs en constituant de vastes colonies ou clones. Les cellules souches cancéreuses jouent un rôle important dans les tumeurs malignes ; les cibler pourrait donc constituer une piste thérapeutique pour le traitement des cancers.
Les cellules souches pluripotentes induites (iPSC) sont dérivées de cellules somatiques adultes. Leur pluripotence est induite artificiellement en laboratoire en reprogrammant les cellules somatiques par le biais de gènes et d'autres facteurs. Les iPSC sont comme des cellules souches embryonnaires dans la prolifération et la différenciation. Le premier iPSC a été développé à partir de fibroblastes murins par Yamanaka en 2006. Depuis lors, plusieurs iPSC humains ont été développés à partir d'échantillons spécifiques à des patients. Puisque la génétique du patient se reflète dans la génétique des CSPi, ces cellules somatiques reprogrammées sont utilisées pour modéliser des maladies génétiques et ont révolutionné l'étude des maladies génétiques humaines.
Un modèle est un animal ou des cellules qui présentent tout ou partie des processus pathologiques observés dans une maladie réelle. La disponibilité d'un modèle expérimental est importante pour comprendre le développement de la maladie aux niveaux cellulaire et moléculaire, ce qui aide à développer des thérapies à traiter. Un modèle aide à comprendre comment la maladie se développe et à tester des approches thérapeutiques potentielles. Par exemple, on peut identifier des cibles médicamenteuses efficaces à l'aide d'un modèle ou cribler de petites molécules qui pourraient réduire la gravité et stopper la progression de la maladie. Les modèles animaux sont utilisés depuis longtemps mais présentent plusieurs inconvénients. De plus, les modèles animaux ne conviennent pas aux troubles génétiques en raison de dissemblances génétiques. Or, les cellules souches humaines (embryonnaires et pluripotentes induites) sont de plus en plus utilisées pour modéliser des maladies humaines.
La modélisation de maladies à l'aide de cellules iPS humaines a été réalisée avec succès pour plusieurs affections telles que la sclérose latérale amyotrophique, les troubles sanguins, le diabète, la maladie de Huntington, l'amyotrophie spinale, etc. Il existe un bon nombre de modèles de maladies neurologiques humaines, de cardiopathies congénitales et d'autres troubles génétiques dérivés de cellules iPS humaines.
Cependant, le modèle iPSC humain de l'albinisme n'était disponible que le 11 janvier 2022, lorsque les scientifiques du National Eye Institute (NEI), qui fait partie des National Institutes of Health (NIH), ont signalé le développement d'un modèle in vitro humain basé sur l'iPSC pour albinisme oculo-cutané (OCA)
L'albinisme oculocutané (AOC) est une maladie génétique qui affecte la pigmentation des yeux, de la peau et des cheveux. Les patients présentent des problèmes oculaires tels qu'une baisse de l'acuité visuelle corrigée, une diminution de la pigmentation oculaire, des anomalies du développement de la fovéa et/ou un croisement anormal des fibres du nerf optique. On pense qu'améliorer la pigmentation oculaire pourrait prévenir ou corriger certains de ces troubles visuels.
Les chercheurs ont mis au point un modèle in vitro pour étudier les anomalies de pigmentation de l'épithélium pigmentaire rétinien (EPR) humain et ont démontré que le tissu épithélial pigmentaire rétinien dérivé in vitro de patients reproduit les anomalies de pigmentation observées dans l'albinisme. Ce résultat est particulièrement intéressant, car les modèles animaux d'albinisme sont inadaptés et les lignées cellulaires humaines disponibles pour étudier la mélanogenèse et les anomalies de pigmentation sont limitées. Les cellules iPS dérivées de patients OCA1A et OCA2, développées dans le cadre de cette étude, constituent une source renouvelable et reproductible de cellules pour la production de types cellulaires et/ou tissulaires cibles. Les tissus OCA dérivés in vitro et l'EPR dérivé d'OCA permettront de mieux comprendre la formation de la mélanine, d'identifier les molécules impliquées dans les anomalies de pigmentation et d'explorer plus avant les différences moléculaires et/ou physiologiques.
Il s'agit d'un pas en avant très important vers l'objectif du traitement des affections liées à l'albinisme oculo-cutané (OCA).
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Références:
- Avior, Y., Sagi, I. & Benvenisty, N. Cellules souches pluripotentes dans la modélisation des maladies et la découverte de médicaments. Nat Rev Mol Cell Biol 17, 170–182 (2016). https://doi.org/10.1038/nrm.2015.27
- Chamberlain S., 2016. Modélisation de la maladie à l'aide d'iPSC humains. Génétique moléculaire humaine, volume 25, numéro R2, 1er octobre 2016, pages R173 à R181, https://doi.org/10.1093/hmg/ddw209
- Bai X., 2020. Modélisation des maladies et thérapie cellulaire basées sur les cellules souches. Cellules 2020, 9(10), 2193 ; https://doi.org/10.3390/cells9102193
- Georges A., et al 2022. Modélisation de la maladie in vitro de l'albinisme oculocutané de type I et II à l'aide d'épithélium pigmentaire rétinien induit par des cellules souches pluripotentes humaines (2022). Rapports sur les cellules souches. Volume 17, Numéro 1, P173-186, 11 janvier 2022 DOI : https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2021.11.016
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