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Deux séries d’expériences, effectuées avec 40 ans d’intervalle, ont été récompensées par le Prix Nobel de physiologie ou médecine hier. John Gurdon de l’Université de Cambridge l’a remporté en montrant que les cellules adultes contiennent toute l’information génétique nécessaire pour créer tous les tissus du corps. Ce précédent travail permit à Shinya Yamanaka de démontrer qu’un processus relativement simple pourrait convertir des cellules adultes en cellules souches embryonnaires. Cette évolution ouvre déjà de nouvelles pistes de recherche et elle promet de nouvelles façons de réparer les tissus endommagés par une blessure ou une maladie.

Image d’entête :  division de cellules souches sanguine.

Alors qu’un embryon se développe à partir d’un seul œuf fécondé, ses cellules deviennent de plus en plus spécialisées. Bien que les cellules initiales peuvent former n’importe qu’elle tissu dans le corps, des groupes d’entre elles adoptent une fonction spécifique. Une cellule peut d’abord s’engager pour être un neurone, après quoi elle peut être davantage limitée aux rôles requis dans la moelle épinière, avant de finalement se spécialisée dans l’activités nécessaires pour contrôler les muscles. Cependant le basculement entre un développement prédestiné à un développement en tant que, ne semblait pas se produire, comme, par exemple, une cellule du foie (Cellule souche hématopoïétique).

L’apparente permanence de ces destins/rôles a conduit la plupart des chercheurs a pensé qu’elles étaient en fait permanentes, que les génomes des cellules subissaient des changements irréversibles. Au moins dans le cas des cellules immunitaires, cela semblait être vrai : dans le cadre du développement d’une capacité pour reconnaitre un large éventail de menaces, les lymphocytes B et T, suppriment de grandes étendues de leur ADN et s’engagent, de manière irréversible, à reconnaitre une seule menace.

Mais ce n’est pas vrai pour toutes les cellules. John Gurdon a réalisé des expériences clés dans les années 1960 qui ont montré comment la plupart des cellules conservent leur capacité générale à se développer dans n’importe quelle direction, mais il a fallu des décennies pour que l’importance de son travail soit pleinement appréciée. En utilisant les ovules de la grenouille, Gurdon en a soigneusement retiré les noyaux, qui contiennent son génome. Il les a ensuite transférés dans le noyau d’une cellule spécialisée d’une grenouille adulte. Si la pensée générale s’avérait être correcte, l’ADN de la cellule aurait dû s’engager de manière permanente dans un seul rôle (dans ce cas, de l’intestin). Au lieu de cela, Gurdon a été en mesure de faire se développer la cellule hybride en un têtard et, éventuellement, en une adulte en bonne santé.

De gauche à droite Shinya Yamanaka – John Gurdon récompensés du prix Nobel 2012

prixnobel2012

Ces résultats démontrent que les cellules adultes contiennent tous les ingrédients génomiques pour créer chaque cellule dans un organisme. Mais il a fallu du temps pour développer la technologie qui a profité du fait. Une étape clé dans ce développement, a été honoré par le comité du prix Nobel en 2007 : le développement des cellules souches embryonnaires prélevées sur des souris. Ces cellules, prélevées sur des embryons précoces, pourraient se diviser indéfiniment en culture sans adopter une forme prédestinée, mais avec une aide chimique favorable, elles pourraient former n’importe quel type de cellule adulte. Si elles sont  injectées dans un embryon précoce, elles contribueraient à tous les tissus, y compris aux cellules germinales, qui ont permis à ces cellules de passer d’une boîte de culture à des générations de futures souris.

Ces travaux ont abouti à l’élaboration controversée de cellules souches embryonnaires humaines. Mais elle a aussi permis aux gens de se demander ce qui rend une cellule souche embryonnaire distincte. Au fil du temps, des scientifiques ont créé une liste d’une douzaine de gènes qui étaient toujours actifs dans les cellules souches de différents types.

Shinya Yamanaka, un médecin qui dit s’être orienté vers la recherche parce qu’il n’était pas assez habile de ces mains pour pratiquer la chirurgie, a décidé de découvrir lequel dans cette liste de gènes étaient susceptible d’être l’opérateur. En commençant avec environ 20 gènes connus de régulation sur la liste, il a inséré des groupes d’entre eux dans des cellules adultes, afin de voir quels mélanges pouvaient les transformer en cellules souches. En procédant par élimination, il a progressivement vidé la liste pour se retrouver avec seulement quatre gènes. Les insérer dans une cellule adulte l’obligerait à se débarrasser de toutes ses spécialisations pour continuer à adopter un rôle de cellules souches. Une fois cela fait, les cellules pourraient alors être amenées à former n’importe quel type de cellule adulte en culture, ou être injectées dans un embryon.

Les Travaux sur les cellules souches en général dévoilent la possibilité que nous puissions réparer les tissus blessés ou endommagés avec des cellules nouvellement générées qui sont tout aussi spécialisés que celles qu’elles remplacent. Mais la recherche de Yamanaka a transformé cette perspective en une vision de tissus à la demande, générée par une procédure de laboratoire simple, et une correspondance génétique parfaite pour leur destinataire. Les cellules produites lors de cette procédure, ne semble pas correspondre exactement aux cellules provenant d’embryons, mais il semble qu’elles soient assez proches pour que la différence n’ait pas d’importance.

Il est difficile d’imaginer que la recherche pourrait prendre encore 40 ans pour se concrétiser. Mais il est largement admis que le travail de Gurdon a favorisé un changement de perspective qui était nécessaire pour commencer à penser à des études qui ont finalement conduit aux manipulations de cellules souches.

Le travail de Gurdon n’a pas été immédiatement accepté à l’époque et son importance n’a pas été reconnue en dehors d’une petite poignée de biologistes. Ce n’est que rétrospectivement que nous pouvons constater de l’importance de cette découverte.

Sur le site des prix Nobel : The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2012.

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