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Vidéo de la leçon : Cellules souches Biologie

Dans cette vidéo, nous allons rappeler l’emplacement et la fonction des cellules souches, et expliquer leurs utilisations en médecine.

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Transcription de vidéo

Dans cette vidéo, nous allons découvrir ce que sont les cellules souches, où on les trouve et comment elles peuvent être utilisées pour traiter plusieurs maladies chez l’Homme. Nous découvrirons également pourquoi les cellules souches humaines sont un sujet si controversé en biologie, en évaluant les arguments pour et contre de leur utilisation dans la médecine moderne. Commençons.

Le cerveau, le cœur et les yeux sont tous des exemples d’organes du corps humain. Et la raison pour laquelle nous les considérons comme des organes est qu’ils sont constitués de tissus contenant des cellules différenciées. Une cellule est différenciée si elle s'est engagée à devenir un type de cellule particulier, spécialisé dans sa fonction. Par exemple, le cerveau contient des neurones, qui possèdent des dendrites et de longs axones pour acheminer les signaux électriques vers et depuis le corps cellulaire. Le cœur contient des cellules pacemaker, capables de déclencher et réguler le rythme cardiaque. Et les yeux contiennent des photorécepteurs rétiniens, qui sont des cellules adaptées pour répondre à la lumière.

Cependant, ces types cellulaires n'ont pas toujours été spécialisés. En fait, ces cellules provenaient toutes d’une cellule indifférenciée appelée cellule souche. Les cellules souches n’ont aucune spécialisation, et ont donc le potentiel de se différencier en plus de 200 types de cellules différents dans l’organisme humain. Cela a souvent lieu au cours de notre développement précoce, lorsque nous passons d’un petit amas de cellules à un être humain à part entière. Mais cela peut aussi arriver au cours de notre vie adulte, les cellules souches fonctionnant comme un système de réparation des tissus endommagés.

Alors, où trouvons-nous les cellules souches humaines? Un être humain possède trois types différents de cellules souches provenant de trois sources différentes au cours de sa vie. La première n’est trouvée que quelques jours après la fécondation de l’ovuke, lorsqu’une petite boule de cellules appelée embryon s’est formée. Ces cellules sont appelées cellules souches embryonnaires, et elles formeront tous les tissus et organes qui constituent un être humain. La deuxième source de cellules souches est le cordon ombilical. Celui-ci se forme pendant la septième semaine de grossesse, reliant l’embryon à la mère, et est éliminé après la naissance. Vous pouvez voir où était attaché votre cordon ombilical en regardant votre nombril. Les vaisseaux sanguins du cordon ombilical en particulier sont très riches en cellules souches.

Le dernier type est celui des cellules souches adultes. Le terme adulte est un peu confus pour décrire ces cellules, car elles ne sont pas seulement présentes chez les adultes, mais aussi chez les enfants et les bébés. Les cellules souches adultes se trouvent en petit nombre dans la plupart des tissus et organes du corps. Une caractéristique importante de ces cellules souches est qu’elles ne peuvent pas toutes se différencier en un même nombre de types de cellules. Les cellules souches embryonnaires sont dites pluripotentes. Cela signifie qu’elles peuvent se différencier en n’importe quel type de cellule du corps humain, à l’exception de celles qui existent en dehors de l’embryon. Les cellules souches embryonnaires sont le type le plus utile car elles peuvent être utilisées pour remplacer des cellules endommagées ou malades dans n’importe quelle partie de l’organisme.

Les cellules souches adultes et du cordon ombilical sont dites multipotentes. Cela signifie qu’elles peuvent se différencier en un nombre limité de types de cellules différents mais étroitement liés. Un bon exemple de cellules souches multipotentes est celui des cellules situées dans la moelle osseuse. Comme vous pouvez le voir sur la figure, ces cellules souches peuvent donner naissance à tous les différents types de cellules présentes dans le sang: les globules rouges, les globules blancs et les plaquettes. Mais seraient-elles capables de se différencier, par exemple, en cellule du foie? Non, elles ne pourraient pas. Bien que cela les rend moins utiles que les cellules souches pluripotentes, nous pouvons toujours les utiliser pour des thérapies ciblées afin de traiter des maladies telles que la leucémie, qui est un cancer du sang.

Il n'y a pas que les animaux qui ont des cellules souches. Elles se retrouvent également chez les plantes. Les cellules souches végétales se trouvent principalement dans les tissus en croissance de la plante, appelés méristèmes. Elles se situent aux extrémités des pousses et des racines et sont donc connues sous le nom de méristème apical des pousses et de méristème apical des racines. Certaines plantes possèdent également des tissus latéraux de moelle de la tige, qui permettent la croissance autour de la tige, ce qui lui permet d'augmenter son diamètre et de produire l'épaisse couche externe ligneuse que nous voyons chez de nombreuses grandes plantes et arbres. Les cellules du méristème sont totipotentes, ce qui signifie qu’elles sont capables de se différencier en tout type de cellule de tout tissu ou organe de la plante. En fait, les cellules souches totipotentes sont capables de se transformer en un nouvel organisme, ce que les cellules souches pluripotentes ne pourront pas faire.

Les cellules souches, tant animales que végétales, sont devenues un domaine de la biologie de plus en plus important et présentant des applications passionnantes dans de nombreux domaines de nos vies. Par exemple, si vous prenez une bouture contenant un méristème apical des pousses et la replantez dans les conditions appropriées, elle deviendra une plante complète, clone de l’original. Il s’agit d’une technique rapide et peu coûteuse qui est largement utilisée en horticulture pour produire en série des plantes qui ont des caractéristiques souhaitables. Certains chercheurs ont également suggéré que les cellules de méristème peuvent être utilisées dans les produits cosmétiques anti-âge car elles ont des propriétés spéciales qui permettent de revitaliser la peau.

À quoi peuvent servir les cellules souches humaines? Les cellules souches humaines présentent des possibilités intéressantes en médecine et en recherche pour traiter de nombreuses maladies potentiellement mortelles. Par exemple, des cellules souches adultes peuvent être transplantées de la moelle osseuse d’un donneur sain à un patient qui souffre d’une maladie du sang, telle que la leucémie, qui affecte les globules blancs. Les cellules souches se différencieront ensuite en globules blancs sains pour remplacer les globules défectueux. Les cellules souches embryonnaires présentent également un grand potentiel pour remplacer les cellules endommagées afin de traiter des maladies graves. Par exemple, des chercheurs ont montré que les cellules souches embryonnaires peuvent être différenciées en neurones producteurs de dopamine, qui pourraient être utilisés dans le traitement de la maladie de Parkinson.

La maladie de Parkinson est une affection caractérisée par la mort progressive des neurones du cerveau produisant de la dopamine, ce qui entraîne des troubles du mouvement et de la parole. Bien que, d'un côté, la possibilité de guérir des personnes atteintes de maladies qui changent la vie comme la maladie de Parkinson soit vraiment positive, d'un autre côté, l'utilisation de cellules souches, en particulier celles prélevées sur des embryons, est assez controversée car elle présente un certain nombre de problèmes que nous aborderons plus tard dans la vidéo. Afin de contourner certains de ces problèmes, les scientifiques ont développé une nouvelle lignée de cellules souches appelées cellules souches pluripotentes induites.

Celles-ci sont produites en prenant des cellules différenciées du corps et en les reprogrammant en cellules souches pluripotentes. Ces cellules peuvent être utilisées de la même manière que les cellules souches embryonnaires, le grand avantage étant que les patients recevront leurs propres cellules reprogrammées. Ainsi, le problème du rejet peut être évité. Les cellules souches pluripotentes induites ont déjà été utilisées efficacement pour reconstruire la cornée dans l’œil et restaurer la vision chez les patients qui perdent la vue. Une autre technique appelée fractionnement cellulaire peut être utilisée pour collecter des cellules souches d’un patient ou d’un donneur.

Un échantillon est d'abord prélevé, par exemple dans la moelle osseuse ou, dans une procédure distincte, dans le sang présent dans le cordon ombilical. Ensuite, un processus appelé centrifugation est utilisé pour séparer les différentes populations de cellules de l’échantillon en fonction de leurs différentes densités. La population de cellules souches souhaitée peut ensuite être cultivée et utilisée pour une thérapie particulière. Le fractionnement cellulaire facilite non seulement le tri des cellules souches, mais il peut également être utile pour fragmenter et séparer les composants de tout type de cellule afin de déterminer la composition de leurs organites et autres structures subcellulaires.

Nous avons déjà dit que les cellules souches sont un domaine scientifique très controversé. Voyons donc certains des arguments pour et contre leur utilisation. Avant d’évaluer les arguments, il est utile de les séparer en questions éthiques, scientifiques et sociales. Un problème éthique est tout ce qui est informé par l'idée qu’une personne se fait du bien et du mal. Un problème scientifique est tout ce qui présente une opportunité ou un défi pour les scientifiques. Et un problème social est tout ce qui affecte les gens dans notre société. Ici, nous présenterons les problèmes éthiques en orange, les problèmes scientifiques en bleu et les problèmes sociaux en vert.

Tout d’abord, examinons les arguments en faveur de l’utilisation de cellules souches en médecine et en recherche médicale. Si un couple est incapable de concevoir naturellement, il peut parfois faire appel à un processus appelé fécondation in vitro, ou FIV en abrégé. Au cours de la FIV, le nombre d'embryons créés est supérieur au nombre d'embryons utilisés. C'est pourquoi les cellules souches embryonnaires sont généralement prélevées sur les embryons qui restent et qui seraient autrement éliminés. Les cellules souches adultes, pluripotentes induites et du cordon ombilical sont toujours prélevées avec la permission de donneurs volontaires.

Les cellules souches ont le potentiel de traiter et même de guérir de nombreuses maladies potentiellement mortelles, telles que le cancer et la maladie de Parkinson. Les cellules souches présentent également un potentiel pour la croissance d’organes entiers, qui pourraient ensuite être utilisés dans la transplantation d’organes. Parce que le nouvel organe serait composé de ses propres cellules, il ne serait pas rejeté par le système immunitaire du patient. En testant de nouvelles thérapies sur des tissus issus de cellules souches, nous pouvons apporter des améliorations significatives aux traitements médicaux existants.

Voyons maintenant les arguments qui s’opposent à l’utilisation de cellules souches. Certains pensent que chaque embryon est un potentiel être humain qui n'a pas consenti à ce qu'on lui prélève des cellules souches embryonnaires. Bien que la plupart d'entre nous puissent choisir de donner des cellules souches adultes de moelle osseuse pour aider à traiter les patients atteints de leucémie, cela implique une procédure invasive, ce qui dissuade de nombreuses personnes de s'inscrire au registre des cellules souches. Il est possible que le processus utilisé pour produire des cellules souches pluripotentes induites introduise des mutations potentiellement dangereuses. Les traitements par cellules souches sont coûteux, que vous payiez individuellement ou qu'ils soient financés par le contribuable. Enfin, la collecte et le stockage de cellules souches humaines génèrent beaucoup d’argent, ce qui peut conduire à l’exploitation des patients.

Maintenant que nous avons tout appris sur les cellules souches, examinons une question d’entraînement.

La dégénérescence maculaire a lieu lorsque les cellules sensibles à la lumière du centre de l'œil cessent de fonctionner. Laquelle des réponses suivantes explique le mieux comment les cellules souches pourraient être utilisées pour traiter une personne atteinte de dégénérescence maculaire? (A) Les cellules souches peuvent être stimulées pour se différencier en cellules sensibles à la lumière afin de remplacer les cellules endommagées. (B) Les cellules souches peuvent être utilisées pour entièrement recréer un globe oculaire et remplacer l’œil d’une personne atteinte de cette maladie. (C) Les cellules souches peuvent être insérées dans l'œil pour réparer les cellules endommagées. (D) Les cellules souches peuvent stimuler la réponse immunitaire pour réparer les cellules endommagées. Ou (E) les cellules souches ne peuvent pas être utilisées pour traiter cette maladie.

Oublions un moment cette question à choix multiples et intéressons-nous à comment les cellules souches peuvent être utilisées pour traiter les maladies comme la dégénérescence maculaire. Vous vous rappelez peut-être que les organes tels que l’œil contiennent des tissus constitués de cellules spécialisées, adaptées à leur fonction. Par exemple, le tissu de la rétine de l’œil est constitué de cellules spécialisées dans la sensibilité à la lumière. Les cellules spécialisées comme celles-ci sont dites différenciées car elles sont engagées dans une voie de spécialisation pour leur fonction. Cependant, toutes les cellules ne sont pas différenciées. Certaines cellules - que l'on trouve dans les embryons en développement, dans le cordon ombilical, dans certains tissus du corps humains développé ou que l'on peut fabriquer artificiellement à partir de cellules cutanées reprogrammées - sont indifférenciées, ce sont les cellules souches.

Parce qu'elles ne sont pas spécialisées, les cellules souches sont capables de se différencier en types cellulaires différents. C'est ainsi que tous nos tissus et organes se forment pendant le développement et qu'ils se réparent s'ils sont endommagés pendant la vie adulte. Les cellules souches nous sont également très utiles car elles peuvent être utilisées en médecine et en recherche. Cette question concerne la dégénérescence maculaire, qui est l’une des maladies qui pourraient être traitées à l’aide de cellules souches. La macula est la région de la rétine représentée en orange sur cette figure. Une dégénérescence maculaire survient lorsque les cellules sensibles à la lumière qui composent cette région cessent progressivement de fonctionner au fil du temps, conduisant à une perte de vue, en particulier au centre du champ de vision du patient.

Heureusement, les cellules souches présentent un grand potentiel pour traiter la dégénérescence maculaire. Les scientifiques pourraient modifier les cellules souches avec des protéines spécifiques appelées facteurs de transcription, ce qui stimulerait leur différenciation en cellules sensibles à la lumière. Ces cellules saines pourraient ensuite être insérées dans la macula pour remplacer les cellules endommagées.

Maintenant, nous pouvons revenir à nos options et répondre à cette question. L’affirmation qui explique le mieux comment les cellules souches pourraient être utilisées pour traiter une personne atteinte de dégénérescence maculaire est la (A). Les cellules souches peuvent être stimulées pour se différencier en cellules sensibles à la lumière afin de remplacer les cellules endommagées.

Résumons maintenant ce que nous avons appris dans cette vidéo en passant en revue les points clés. Les cellules souches sont des cellules animales ou végétales non spécialisées, capables de se différencier en divers types de cellules. Elles peuvent être totipotentes, pluripotentes ou multipotentes. Il existe quatre types de cellules souches humaines, qui proviennent toutes de différentes sources. Les cellules souches ont de nombreux usages différents, en particulier dans les domaines de la médecine et de la recherche. Cependant, il existe de nombreux problèmes entourant leur utilisation, ce qui fait des cellules souches un domaine controversé de la biologie.

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