Cellules souches embryonnaires humaines et iPS

Abstract

Le foie est le siège de nombreux déficits métaboli-ques (maladies du cycle de l'urée, hypercholestéro-lémie familiale, syndrome de Crigler-Najjar type I, etc.), mais aussi la cible d'atteintes hépatiques chroniques ou aiguës. Actuellement la transplantation > La transplantation d'hépatocytes est considérée comme une alternative à la transplantation d'organes pour le traitement de maladies métaboliques notamment. Cependant, en raison des difficultés de disposer d'un grand nombre d'hépatocytes, de nouvelles sources de cellules ont été envisagées. Ces cellules peuvent être d'origine hépatique (cellules souches hépatiques) ou extra-hépatique, telles les cellules souches mésenchymateuses ou les cellules souches pluripotentes (cellules souches embryonnaires humaines [CSEh] ou iPS). Nous avons mis au point une méthode de diffé-renciation des CSEh en hépatocytes foetaux. Les conditions de différenciation qui reproduisent les étapes majeures du développement embryonnaire du foie sont établies en milieu défini, sans ajout de produit d'origine animale ou indéterminée. Les cellules obtenues expriment de nombreux marqueurs d'hépatocytes foetaux (cytochrome p450 3A7, albumine, alpha-1-antitrypsine, etc.). Elles sont capables d'assurer des fonctions spécifiques des hépatocytes (métaboliser l'ammonium, excré-ter le vert d'indocyanine), et enfin de se dévelop-per et d'exprimer des protéines hépatiques deux mois après transplantation dans le foie de souris nouveau-nés immunodéficientes (uPAxrag2gc -/-). Nous avons également démontré que ce protocole s'appliquait également aux iPS, et les études dans les modèles animaux nous permettront de comparer le potentiel in vivo de ces deux sources de cellules pluripotentes. Seules des approches précliniques effectuées chez le primate permettront de valider une éventuelle application à l'homme. < ortho topique est le seul traitement curatif des maladies métaboliques sévères engageant le pronostic vital mais elle est restreinte par la pénurie croissante de donneurs d'organe. La thérapie cellulaire apparaît depuis quelques années comme une alternative thérapeutique pour le traitement de ces maladies. En effet, elle permettrait de remplacer les seuls hépatocytes porteurs d'un défaut génétique, en laissant intact le foie. L'obstacle majeur de cette approche est que les hépatocytes ne peuvent pas être amplifiés en culture et résistent mal à la congélation. Il est donc nécessaire d'évaluer le potentiel d'autres sources de cellules, qui non seulement pourraient se différencier en hépatocytes mais aussi proliférer in vitro. Ces deux propriétés caractérisent les cellules souches pluripotentes, et en particulier les cellules souches embryonnaires et les iPS (induced pluripotent stem cells). Nous faisons le point dans cette revue sur les progrès réalisés dans l'obtention d'hépatocytes fonctionnels à partir de cellules souches pluripotentes en nous fondant sur l'expérience de notre équipe dans ce domaine.

Pluripotent stem cell derived hepatocytes: using materials to define cellular differentiation and tissue engineering

“…Hepatocyte differentiation was induced using FGF4, HGF and EGF. 73 Following on from this, Rashid et al developed a three step differentiation protocol containing Activin A, BMP4 and FGF2 in the presence of glycogen synthase kinase 3β (GSK3β) and phosphoinositide 3 kinase (PI3K) pathway inhibitors. Notably, iPSC derived HLCs using this method were found to recapitulate key pathological features observed in human monogenic liver disease.…”

Hepatic Differentiation of Stem Cells in 2D and 3D Biomaterial Systems

“…However, natural materials often bring concerns such as weak mechanical strength and quick degradation rates [ 50 ]. Currently, Matrigel (or similar product such as Geltrex), which consists of a mixture of extracellular matrix proteins, proteoglycans, and growth factors derived from Engelbreth–Holm–Swarm sarcoma cells, has been extensively used as substrate in hepatic differentiation of stem cells [ 30 , 51 , 52 , 53 , 54 , 55 ]. However, one known disadvantage of Matrigel is that it suffers from potential batch-to-batch variability resulting in difficulty in generating reproducible cultures [ 56 ].…”