Notes à partir de Le blog de Sup'Biotech taguées avec 'cellules souches'
Un nouvelle publication sur les cellules souches
Cellules souches : mythes et réalités
Interview de Shahragim Tajbakhsh , qui dirige l'unité Cellules souches et développement à l'Institut Pasteur.
Shahragim Tajbakhsh dirige l'unité Cellules souches et développement à l'Institut Pasteur. Son travail porte sur l'organogénèse et la régénération musculaire.
Les cellules souches ont la capacité sur le long terme de s'auto-régénérer et de se transformer en cellules différenciées (cellules musculaires, intestinales, nerveuses...). Dans cet épisode, Shahragim Tajbakhsh présente son activité de recherche sur les propriétés, les origines et le potentiel thérapeutique de ces cellules, quel que soit leur stade (adulte, embryonnaire...). Il explique également l'importance des biotechnologies dans ce domaine de part la nécessité d'accroitre le nombre de cellules disponibles pour mener correctement les recherches.
Prolongement des conférences mensuelles destinées au grand public, les formats courts publiés sur le site de Sup'Biotech dans le cadre de la collaboration "Ils font avancer la recherche" exposent de façon simple et accessible les sujets étudiés dans les laboratoires de l'Institut.
Ces vidéos viennent agrémenter tous les quinze du mois la partie "actualités" de Sup'Biotech, rejoignant simultanément les vidéos déjà existantes sur le site consacré aux recherches menées par l'Institut Pasteur.
Des banques de cellules pour la médecine régénératrice
Pierre-Antoine Gourraud (à droite) au travail avec Stephen Hauser, docteur en médecine, responsable du département de neurologie, dans le laboratoire de l'université de Californie San Fransisco.
Interview de Pierre-Antoine Gourraud, professeur à l'université de Californie et chercheur associé à Sup'Biotech qui vient de publier dans la revue internationale « Stem Cells ».
Pierre-Antoine Gourraud est professeur à l`université de Californie San Francisco et chercheur associé à Sup'Biotech où il enseigne également la génétique et la bio-statistique. Avec Leena Gilson, autre professeur de génétique de Sup'Biotech, Marc Peschanski, directeur de recherche CNRS à la tête de l'Institut des cellules souches I-Stem et Mathilde Girard (I-Stem), ils viennent de publier dans la revue internationale Stem Cells, une grande étude sur la construction de banques de cellules souches qui pourraient établir la médecine régénératrice de demain. Ces recherches sont le fruit d'une collaboration entre Sup'Biotech et l'ISTEM, le plus grand institut de recherche sur les cellules souches de France soutenu par l'association française contre les myopathies (AFM) et le Téléthon. C'est aussi un exemple de travail multidisciplinaire, comme la formation Sup'Biotech, puisque ce travail combine immunogénétique, bio-statistique et biologie cellulaire.
Quel était le but de cette publication ?
Depuis 2005, une publication du prestigieux journal The Lancet avait lancé l'idée de créer des banques de lignées de cellules souches pluripotentes issues de donneurs adultes (IPS) dont les caractéristiques génétiques permettraient de traiter un maximum de patients. Ces cellules ont la possibilité de multiplier à l'infini et de se différencier en cellules spécialisées pouvant alors être utilisées pour traiter les patients. Le scénario imaginé est donc de mettre en place des banques des stocks de tissus qui permettraient de soigner des patients pour toutes sortes de pathologies en réalisant un nouveau type de transfusions ou transplantations à partir de ces banques.
Si de très nombreuses équipes travaillent sur l'établissement de ces lignées et les méthodes qui permettraient de les exploiter pour fabriquer des « pièces de rechanges à façon », la partie génétique du problème avait été seulement effleurée. Il existait un obstacle naturel: celui de la compatibilité immunitaire, c'est-à-dire le risque que le tissu implanté soit reconnu comme étranger par le système immunitaire du receveur et détruit. Il fallait donc faire en sorte que les « cartes d'identité »des lignées cellulaires IPS et celles des receveurs rencontrent le maximum de chance d'être compatibles les unes avec les autres. A cette fin, il fallait que des experts en génétique, en immunologie et en bio-statistique se penchent sur le problème. C'est ce qui a été réalisé avec cette publication.
En quoi consiste-t-elle exactement ?
Nous avons ainsi développé un modèle mathématique s'appuyant sur des données réelles pour savoir s'il était possible de construire ces banques de cellules de manière optimale, et si c'était le cas, pour mesurer quel pourcentage de la population on arriverait à servir, pour quels patients plusieurs lignées pourraient être utilisées et pour quels autres il ne serait malheureusement pas possible de fournir un niveau de compatibilité acceptable selon les standards actuels. Nous avons proposé un modèle chiffré à l'échelle internationale avec des données plus précises en fonction des différentes ancestralités génétiques (Europe, Asie, Afrique, Amérique), chaque groupe possédant un profil génétique de compatibilité tissulaire relativement différent.
Quels résultats ont donné ces recherches ?
Nous avons réussi à prouver que, pour chaque groupe, créer une banque avec les dix lignées présentant les marqueurs de compatibilité les plus répandus était faisable, au moins pour commencer. En effet, dans le groupe des Européens par exemple, nous avons calculé que nous aurions besoin d'environ 10 000 personnes pour trouver ces lignées et construire une banque utile pour environ 50 % de la population. Mais avec l'augmentation du nombre de lignées, la difficulté augmente de façon exponentielle.
Au final, l'étude est très concluante et sert d'ors et déjà de base à plusieurs projets dans le monde public et privé pour le développement de ces banques. Il faudra néanmoins attendre de nombreuses années de recherche avant que cela puisse être utile et servir pour des applications au niveau des populations. En effet, il reste encore beaucoup d'étapes avant d'être certain de l'innocuité de procéder de construction des lignées, de leurs différenciations et de leur utilisation chez les patients.
En quoi ces recherches intéressent-elles particulièrement Sup'Biotech ?
Il s'agit là d'un travail pluridisciplinaire - à l'image de la formation, proposée par des professeurs de l'école mettant à profit la diversité de leurs compétences pour répondre à des problématiques de biotechnologie. Produire une telle publication dans l'une des revues les plus réputées des biotechnologies fait évidemment partie des éléments du prestige et du rayonnement de l'école.
Il y avait également dans cette étude des enjeux éthiques à résoudre auxquels nous sensibilisons les étudiants de Sup'Biotech, puisque notre étude porte sur l'utilisation de cellules souches adultes et non embryonnaires - ce qui est en l'espèce plus efficace car on pourra ainsi sélectionner leurs caractéristiques génétiques de donneurs adultes.
De Sup'Biotech à Harvard
Eléanor Luce (Sup'Biotech promo 2011) a effectué son stage de fin d'études en R&D au Harvard Stem Cell Institute. Interview.
Après un baccalauréat scientifique, Eléanor Luce réalise un BTS biotechnologie à l'Ecole nationale de chimie, physique et biologie (ENCPB). En 2007, elle intègre Sup'Biotech en admission directe en 2e année. Ayant fait le choix de la majeure R&D, elle vient d'achever à la fin du mois d'août son stage de fin d'études au sein du Harvard Stem Cell Institute (HSCI), le laboratoire cellules souches d'Harvard.
Peux-tu présenter le laboratoire que tu as intégré ?
Le département iPS Core du HSCI travaille sur les cellules souches pluripotentes induites (iPS) - un domaine très prometteur, aussi bien pour la thérapie que pour la recherche fondamentale. Il s'agit de les générer à partir de cellules de patients, afin de développer des modèles de maladies comme Parkinson, Huntington, le syndrome de Down et bien d'autres.
L'équipe possède une grande banque de lignées qui sont ensuite distribuées dans différents laboratoires de recherche. Certains membres de l'équipe, comme la post-doc avec lequel j'ai travaillé, mènent des recherches sur le développement de nouvelles techniques d'obtention des cellules iPS.
Au sein du laboratoire, on sent clairement que les financements sont là. J'ai eu la chance de travailler avec du matériel de pointe, ainsi que des produits et kits qui coûtent une petite fortune. Le fait de rassembler tant d'équipes dans un même institut permet aussi énormément de collaborations, d'échange de matériel. On peut du coup développer des stratégies, mais surtout les tester, analyser les résultats et tenter une autre approche rapidement. C'est vraiment très agréable de travailler dans ces conditions.
Quel était ton rôle au sein du laboratoire?
J'ai travaillé sur deux projets en parallèle. Dans un premier temps je produisais des iPS à partir de cellules de peau, puis je faisais une série de tests afin de m'assurer de leur « qualité ». Dans ce projet, j'ai réalisé l'ensemble des étapes : la culture des cellules de peau, la production des virus, l'infection des cellules par ces virus, le repiquage des cellules iPS, ainsi que les différents tests de caractérisation (réactions en chaîne par polymérase pour l'étude de l'expression de certains gènes, immunocytochimie, etc.).
La deuxième partie de mon travail était davantage une activité de recherche. J'ai travaillé en collaboration avec une post-doctorante sur le développement d'un protocole pour obtenir des cellules iPS à partir de cellules sanguines, ce qui représenterait une grande avancée dans le domaine. Dans cette partie, j'ai également travaillé sur toutes les stratégies qu'on a pu développer, aussi bien au niveau des manipulations que sur les étapes de réflexion et d'analyses de nos résultats. Je ne me suis absolument pas sentie stagiaire, j'ai vraiment été impliquée à 200 % dans chacune des étapes.
Pour les aspects théoriques, j'ai utilisé certains cours que nous avons eus à Sup Biotech, et principalement celui de « Stem Cells and Development ». Ils m'ont permis d'avoir une vue d'ensemble du domaine. J'ai ensuite fait mes propres recherches : c'est un domaine en constante évolution. J'ai enfin utilisé certains projets que j'avais réalisés au cours de mon cursus. Pour les aspects techniques, je me suis principalement servi des connaissances acquises au cours de mes différents stages.
Comment se passe la vie dans un laboratoire d'Harvard ?
La vie dans un laboratoire d'Harvard, je la résumerais en un mot : « incroyable ». Le matin, en allant travailler, on peut croiser des groupes de touristes en visite sur le campus, des étudiants de l'université ou encore les chercheurs des laboratoires, de toutes les nationalités possibles. Un jour, le bureau des étudiants de l'université avait organisé toute une journée d'animations, on se serait cru dans un grand parc d'attraction... sauf que nous étions à Harvard !
Le nom est impressionnant, le campus l'est tout autant, mais aussi surprenant que cela puisse paraitre, malgré le nombre important d'employés et d'étudiants, les laboratoires ont su garder une dimension humaine. L'équipe dans laquelle j'ai travaillé était exceptionnelle, j'y ai rencontré des personnes avec lesquelles j'ai gardé de très bons contacts : plus que des collègues, ce sont devenus des amis.
La vie intellectuelle sur le campus est très dense. J'ai pu assister à énormément de conférences, comme celle de Marius Wernig, de l'école de médecine de Standford, qui présentait l'induction de neurones à partir de cellules non neuronales ; à celle de Craig T. Jordan de l'école de médecine de l'université de Rochester, qui exposait une technique de ciblage des cellules souches cancéreuses, ou encore celle de Laura Niklason, de l'université de Yale, sur une technique de régénération de poumon. J'ai aussi eu la chance d'assister à la 6e retraite annuelle du HSCI - une journée entière de conférences réservées aux membres du HSCI qui abordent de nombreux aspects des cellules souches, aussi bien à propos de leur dérivation qu'à propose de leur utilisation en thérapie. C'était vraiment très enrichissant.
Du sang artificiel transfusé pour la première fois à l'homme
Trois questions à Frank Yates, professeur à Sup'Biotech et spécialiste des cellules souches.
Pour la première fois, à Paris, l'équipe du professeur Luc Douay (hôpital Saint-Antoine, Université Pierre et Marie Curie) a réussi, dans le cadre d'un partenariat avec l'Etablissement français du sang, à injecter à un patient des globules rouges créés à partir de ses propres cellules souches. L'annonce de ce résultat, réalisée le 1er septembre dernier dans la revue spécialisée Blood, est une étape importante franchie pour résoudre le problème d'approvisionnement en don du sang. Ce progrès intéresse doublement Sup'Biotech, école de biotechnologies et partenaire actif de l'Etablissement français du sang, au travers d'opérations de dons du sang et d'offres de stages ou d'emplois pour les étudiants.
Frank Yates, docteur en biologie, professeur à Sup'Biotech et spécialiste des cellules souches, répond à trois questions sur le sujet.
Quelle est l'utilité de produire du sang artificiel, alors que nous pourrions étendre encore le nombre de donneurs ?
Chacun connaît son groupe sanguin : A, AB, B, O et son rhésus, mais il en existe beaucoup d'autres ! Certains groupes très rares ne sont trouvés que dans 1 % de la population. Les porteurs de ces groupes sanguins rares ne peuvent être transfusés qu'une seule fois avec du sang « non rare ». Après cette transfusion, ils sont immunisés et ne pourront être transfusés qu'avec du sang strictement compatible.
Ce sang rare est précieux : lorsqu'un centre de don du sang a la chance de recueillir un don de sang rare, il le fait savoir : ainsi, une poche de sang peut traverser la France pour sauver un patient. On devine là tout l'intérêt de trouver une méthode pour produire du sang à volonté.
Sommes-nous désormais capables de produire du sang artificiel à volonté ?
Nous sommes encore loin de pouvoir bénéficier d'un sang totalement artificiel, mais il existe une méthode pour produire du sang in vitro, basée sur les cellules souches sanguines. Les cellules souches sanguines se trouvent dans la moelle osseuse et dans le sang du cordon ombilical. Comme leur nom l'indique, les cellules souches sanguines sont les cellules à l'origine de toutes les cellules du sang. Dans le cas des transfusions sanguines, ce sont les globules rouges qui sont transférées au patient.
De nombreuses équipes de recherche ont travaillé ces dernières années à essayer d'obtenir in vitro des globules rouges à partir de cellules souches sanguines. Une équipe française a démontré la semaine dernière, pour la première fois, que des globules rouges obtenus in vitro à partir de cellules souches sanguines peuvent survivre normalement dans le corps pendant plusieurs semaines après avoir été transfusées à un patient. Cette expérience n'avait jamais été tentée chez l'homme et constitue la preuve que, s'il était possible de produire suffisamment de globules rouges in vitro, ceux-ci pourraient être utilisés pour traiter un patient anémique.
Quels progrès reste-t-il à accomplir pour obtenir ce succès ait un véritable impact?
C'est désormais l'efficacité du système qu'il faut améliorer : dans cette expérience, seuls 10 milliards de globules rouges ont pu être produits in vitro et transfusés au patient. Ce nombre, qui paraît pourtant énorme, est néanmoins loin d'être suffisant pour traiter un patient ; en effet, une poche obtenue après don de sang contient aisément 2 000 milliards de globules rouges. En modifiant la source des cellules souches sanguines et en automatisant le processus, l'équipe estime néanmoins que cette technique pourrait être un jour appliquée aux patients atteints de certaines maladies du sang ou hémopathies, qui ont besoin de transfusion sanguines régulières.
Luc Douay était intervenu lors du colloque « Cellules souches : où en sont les traitements ? » , organisé par Sup'Biotech le 1er février 2011.