Laboratoire de cellules souches

Recherche sur les cellules souches adultes

Les progrès de la science et de la technologie font naître de nouveaux champs de recherche et de nouvelles questions. Dans le but de se tenir à jour sur les thèmes de recherche et de dispenser des renseignements permettant une prise de décisions efficace, le Centre d'évaluation des vaccins s’est doté d’un programme de recherche sur les cellules souches adultes.

 

Que sont les cellules souches adultes et les cellules souches embryonnaires?

Les cellules souches présentent deux caractéristiques qui permettent de les distinguer des autres cellules. Tout d’abord, les cellules souches sont capables de se régénérer toutes seules pendant une longue période; en d’autres termes, elles sont en mesure de donner naissance à des copies identiques d’elles‑mêmes encore et encore. Ensuite, les cellules souches se définissent par leur capacité unique de se transformer en différents types de cellules fonctionnelles. Par exemple, les cellules souches du cerveau peuvent se transformer en n’importe quel type de cellules du cerveau comme des neurones, des astroglies et des oligodendrocytes, chacune de ces cellules ayant une fonction distincte. Il est possible de regrouper les cellules souches en deux grandes catégories : les cellules souches embryonnaires et les cellules souches adultes (également appelées cellules souches somatiques). Voici les propriétés qui distinguent chacune de ces catégories :

  • Les cellules souches embryonnaires proviennent d’embryons à un stade précis, au début du développement, que l’on appelle stade de blastocyste. Les cellules souches embryonnaires peuvent fabriquer n’importe quel type de cellule du corps humain. Elles peuvent être utilisées pour former un organisme complet, propriété que l’on appelle « pluripotence ».
  • Les cellules souches adultes ou somatiques se trouvent dans les organes et les tissus pleinement développés. Elles peuvent remplacer des cellules qui sont en train de mourir dans l’organe où elles se trouvent et peuvent réparer des lésions tissulaires mineures. Les cellules souches adultes se limitent généralement à produire uniquement le type de cellules qui se trouvent dans leur tissu d’origine. Toutefois, certaines semblent être pluripotentes.

Le programme de recherche sur les cellules souches du Centre d’évaluation des vaccins porte uniquement sur les cellules souches adultes. Compte tenu des enjeux moraux possibles entourant l’utilisation de cellules souches embryonnaires, il est probable que les produits provenant de cellules souches adultes soient envisagés en premier lieu pour un usage thérapeutique plus large.

 

Pourquoi étudions-nous les cellules souches adultes?

Les cellules souches sont les éléments constitutifs de tous les organes et de tous les tissus du corps humain. On a découvert récemment qu’en cette qualité les cellules souches présentaient un énorme potentiel d’applications médicales. Ces cellules peuvent régénérer des tissus en se transformant en types précis de cellules comme des cellules nerveuses et des cellules musculaires. On élabore actuellement des produits biologiques à base de cellules souches pour traiter des troubles comme des lésions musculaires, des troubles neuronaux, une perte de flux sanguin, une cardiopathie, une insuffisance hépatique et une détérioration des cartilages. Pour évaluer pleinement ces futurs produits biologiques, il faut mieux comprendre les propriétés des cellules souches humaines afin de créer des outils normalisés pour étudier leur innocuité et leur efficacité.

 

Comment étudions-nous les cellules souches adultes?

Au Centre d’évaluation des vaccins, les scientifiques entendent mettre en place de nouvelles méthodes et de nouveaux modèles pour mesurer l’innocuité et l’efficacité des produits de médecine régénérative à base de cellules souches. L’équipe de chercheurs du Centre s’y emploie en cultivant des cellules souches adultes en laboratoire dans un milieu de culture et en les analysant au moyen d’instruments sophistiqués. Les chercheurs déterminent les caractéristiques des cellules souches associées à l’efficacité thérapeutique en étudiant les patrons d’expression des protéines et des gènes qui leur sont propres. Ils étudient ces propriétés en laboratoire en utilisant à la fois des microscopes à fluorescence, la réaction en chaîne de la polymérase (RCP), la spectrométrie de masse et les bioanalyses cytométriques en flux. Ces recherches sont importantes pour les raisons suivantes :

  • Elles fourniront des renseignements de nature scientifique sur la façon d’évaluer les produits thérapeutiques à base de cellules souches adultes;
  • Elles permettront de comprendre le potentiel thérapeutique positif des cellules souches;
  • Elles permettront de comprendre comment déterminer les effets négatifs possibles des cellules souches et comment les contrer;
  • Elles permettront d’élaborer de nouvelles bioanalyses destinées à surveiller la pureté et l’innocuité des produits à base de cellules souches;
  • Elles permettront de créer et d’appliquer des modèles pour évaluer la façon dont les cellules souches peuvent être utilisées pour régénérer les tissus et traiter les maladies;
  • Elles permettront de comprendre et de prédire les réactions indésirables découlant des produits à base de cellules souches utilisés en médecine régénérative.

 

Concepts et outils utilisés pour étudier les cellules souches adultes

On utilise le terme « biomarqueur » pour parler d’une chose qui peut être un indicateur d’une substance biologique précise, d’un processus ou d’une fonction. Par exemple, des séquences d’ADN précises peuvent constituer des biomarqueurs génétiques révélant la présence d’un cancer et fournir des renseignements utiles pour traiter cette maladie. Un biomarqueur peut être un outil précieux pour identifier avec précision un produit biothérapeutique à base de cellules souches. Pour ce qui est des produits biologiques à base de cellules souches, l’expression de gènes précis et la présence de certaines protéines et de certaines fonctions enzymatiques peuvent constituer des biomarqueurs adéquats.

Au laboratoire, en travaillant avec la cytométrie en flux, on peut utiliser des produits chimiques fluorescents pour comptabiliser et évaluer des types précis de cellules. Les cytomètres en flux sont équipés de lasers de différentes couleurs (longueurs d’ondes) et d’ensembles de détecteurs. Ces lasers et ces détecteurs mesurent simultanément les différentes caractéristiques des cellules et des particules présentes dans un échantillon de liquide. Le cytomètre en flux produit des renseignements de base sur les caractéristiques physiques des cellules comme la taille, la granularité et l’ADN qu’elles contiennent. Grâce à ces données, les chercheurs peuvent distinguer différents types de cellules dans un même échantillon.

Le plus souvent, la cytométrie en flux sert à analyser l’expression des protéines à la surface des cellules. Les chercheurs utilisent des anticorps qui interagissent tout particulièrement avec la protéine étudiée. Les anticorps sont associés à des produits chimiques fluorescents qui produiront une couleur précise de lumière lorsqu’ils seront stimulés par les lasers du cytomètre en flux. Lorsque l’on analyse les échantillons traités aux anticorps dans le cytomètre en flux, toutes les cellules exprimant la protéine recherchée à leur surface s’illumineront. L’instrument détecte, comptabilise et mesure l’intensité de ces cellules lumineuses. Les chercheurs utilisent ces données pour déterminer la « signature » de l’expression d’une protéine pour les types de cellules présents dans un échantillon.

 

Point saillant de la recherche 1 : les marqueurs permettant d’identifier les cellules souches mésenchymateuses

Les cellules souches mésenchymateuses sont un type de cellules souches adultes qui peuvent se transformer en divers types de cellules, y compris des cellules osseuses, cartilagineuses, adipeuses (graisseuses), ainsi que des cellules formant les muscles squelettiques et les tissus nerveux. Comme les cellules souches mésenchymateuses se trouvent à l’état naturel dans les tissus adultes, il est possible de les isoler, puis de les cultiver en laboratoire afin de produire des traitements pour les lésions tissulaires et certaines maladies. Les produits thérapeutiques à base de cellules souches mésenchymateuses sont en cours d’élaboration. Toutefois, il n’existe actuellement aucune méthode fiable pour identifier les cellules souches mésenchymateuses dans les tissus qui les hébergent.

Au Centre d’évaluation des vaccins, les scientifiques mènent des recherches sur diverses propriétés des cellules souches mésenchymateuses et tentent de définir ces propriétés pour trouver un biomarqueur qui permettra d’identifier systématiquement les cellules souches mésenchymateuses dans différents tissus. À l’aide de méthodes protéomiques associées à la cytométrie en flux et aux bioanalyses de cellules souches fonctionnelles, l’équipe de chercheurs s’efforce de définir les caractéristiques uniques des cellules souches mésenchymateuses et de produire les biomarqueurs nécessaires pour établir la pureté, l’innocuité et l’efficacité des échantillons.

Le travail au Centre d’évaluation des vaccins vise les objectifs suivants :

  • Comprendre les divers mécanismes et les diverses propriétés de la production de cellules souches mésenchymateuses pour mieux envisager les applications médicales possibles;
  • Définir les propriétés des cellules souches mésenchymateuses afin d’orienter la façon d’évaluer l’innocuité, l’efficacité et la qualité des produits thérapeutiques à base de cellules souches;
  • Utiliser une bioanalyse de détection, à base de marqueurs de cellules souches mésenchymateuses, en vue d’élaborer des méthodes normalisées prouvant la pureté d’un produit avant son application thérapeutique.

 

Point saillant de la recherche 2 : Evaluation d’un modèle préclinique de réparation tissulaire — cultures d’organes de synthèse

Les cellules souches ont la capacité de permettre la régénération de tissus et d’organes lésés. Le Centre d’évaluation des vaccins s’intéresse à l’élaboration de méthodes d’analyse pour évaluer l’utilisation des cellules souches pour la régénération tissulaire. Par exemple, les scientifiques étudient différents types de cultures de cellules imitant les tissus complexes pour déterminer si ces cultures cellulaires pourraient permettre d’évaluer les cellules souches et la régénération tissulaire.

Le travail au Centre d’évaluation des vaccins se divise en deux volets :

  • Élaborer des systèmes de bioanalyses qui fournissent des renseignements permettant de prédire le potentiel thérapeutique des produits à base de cellules souches;
  • Acquérir une compréhension approfondie de la fonction des cellules souches humaines dans les tissus humains.

 

Pour des renseignements au sujet du chercheur scientifique responsable de ce laboratoire, veuillez visiter son profil dans le Répertoire des scientifiques et des professionnels

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