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Cellules souches et médecine régénérative

L’utilisation des cellules souches en médecine

Thérapie cellulaire, médecine régénérative, de quoi parle-t-on ?

La thérapie cellulaire et la médecine régénérative sont des traitements qui s’inscrivent dans la logique des greffes de tissus et des greffes d’organes tout en supprimant son principal défaut, le nombre nécessairement limité de donneurs. La greffe est remplacée par l’injection de cellules saines qui reconstituent à terme un tissu ou un organe fonctionnel.

La thérapie cellulaire est une des techniques mises en œuvre dans la médecine régénérative. Cette dernière fait aussi appel à d’autres disciplines (ex : spécialistes de biomatériaux pour concevoir la matrice des organes artificiels, ingénieurs pour l’industrialisation des procédés de fabrication).

(Agence de la biomédecine – Rapport d’information au Parlement et au Gouvernement – septembre 2013. p. 51)

Quelles sont les thérapies cellulaires utilisées couramment ?

Les thérapies cellulaires actuelles utilisent des cellules souches multipotentes prélevées chez l’adulte ou le nouveau-né. Il s’agit de la transplantation de cellules souches du sang, de la greffe de peau et de la greffe de cornée.

En 2012, on a compté en France 2 766 autogreffes de cellules souches du sang et 1 721 transplantations venant d’un donneur. Les autogreffes permettent de reconstituer la moelle osseuse après un traitement anticancéreux.

La thérapie cellulaire ne peut réussir que si le donneur et le receveur ont le même groupe HLA (les groupes HLA jouent pour les greffes le même rôle que les groupes sanguins pour les transfusions). Il y a une chance sur quatre pour que deux frères soient du même groupe. Mais même dans ce cas, une transplantation de cellules souches du sang entre frères déclenche une réaction de rejet dans 30 à 40 % des cas et elle est mortelle dans 10 % des cas. Les cellules prélevées dans le sang du cordon ombilical déclenchent rarement un rejet de greffe aussi violent. En revanche un cordon ne contient pas assez de cellules pour soigner un adulte.

(Alain CLAEYS, Claude HURIET. Rapport sur le clonage le clonage, la thérapie cellulaire et l’utilisation thérapeutique des cellules embryonnaires. Assemblée nationale : n° 2198 (11ème législature) - Sénat : n° 238 (1999-2000). pp. 32-33,

Cellules souches de la peau : où se trouvent-elles et que peuvent-elles faire ? EuroStemCell.,

Cellules souches sanguines : les pionnières de la recherche sur les cellules souches. EuroStemCell.,

L’œil et les cellules souches : vers le traitement de la cécité. EuroStemCell.,

Rapport annuel 2012 de l’Agence de la biomedicine. p. 52, p. 58)

Les thérapies cellulaires les plus courantes font-elles encore l’objet de recherches ?

Oui. Le Tableau 2 donne la liste des pays les plus actifs dans la recherche sur la transplantation de cellules souches du sang ou sur les greffes de peau. Les pays leaders sont les Etats-Unis, la Chine, le Japon, l’Allemagne et l’Italie, la moitié des laboratoires les plus productifs sont en Asie.

#Top CountriesBone MarrowUmbilical CordSkinTop CitiesBone MarrowUmbilical CordSkin
1United States3 25042553Beijing3221014
2China2 25554010Seoul1991054
3Japan962909Shanghai300472
4Germany66411116Guangzhou187461
5Italy564834Boston23428-
6Spain2411527Tianjin137561
7United Kingdom396599Houston151238
8India241611Tehrān105311
9Canada264584London137201
10France3624610Chongqing124221
11South Korea3693310Tokyo195163
12Taiwan163651Singapore80332
13Iran167482New York City165161014Brazil216431Baltimore8032-
15Netherlands211342Paris110214
16Switzerland108461Nanjing9124-17Australia231243Wuhan11217118Belgium110254Toronto6927-
19Poland110254Los Angeles134123
20Singapore81332Bethesda11710-
21Israel126131Xi’an9915-
22Portugal6926-Taipei6420-
23Sweden94123Hong Kong5620-

Tableau 2. Production scientifique des principaux pays dans la recherche sur la transplantation de cellules souches du sang et sur les greffes de peau (Query : Stem Cells[mesh] last5years[time] "Bone Marrow"[mesh]. gopubmed knowledge base. Transinsight GmbH., Query : Umbilical Cord[mesh] "Stem Cells"[mesh] last5years[time]. gopubmed knowledge base. Transinsight GmbH.,
Query : Adult Stem Cells[mesh] Skin[mesh] -"Induced Pluripotent Stem Cells"[mesh] last5years[time]. gopubmed knowledge base. Transinsight GmbH.).

La production est mesurée par le nombre d’articles scientifiques entre le 1er janvier 2010 et le 25 mai 2014. Top Countries : Pays les plus productifs. Top Cities : Villes accueillant les laboratoires les plus productifs. Le classement est fait sur la moyenne des rangs de Bone Marrow et Umbilical Cord. Bone Marrow : moelle osseuse ; Umbilical Cord : cordon ombilical.

Les essais cliniques sur l’amélioration des traitements à base de cellules souches hématopoïétiques se déroulent principalement aux Etats-Unis (Figure 16).

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Figure 16. Localisation en mai 2014 des essais cliniques sur des traitements utilisant des cellules souches hématopoïétiques (Query : Hematopoietic stem cell). Situation le 27 mai 2014.

L’amélioration de la transplantation de cellules souches du sang porte principalement sur : 1) la différenciation des cellules du sang en laboratoire à partir de cultures de cellules souches (ex : production massive de globules rouges) ; 2) l’augmentation du nombre de cellules souches pouvant être obtenues à partir du sang du cordon ombilical.

Mais ceci n’a pas empêché la création de thérapies originales contre le cancer de la prostate (deux AMM aux Etats-Unis), la réparation des cartilages du genou (une AMM aux Etats-Unis et une en Europe) et la réparation de la peau (deux AMM aux Etats-Unis).

(Cellules souches de la peau : où se trouvent-elles et que peuvent-elles faire ? EuroStemCell.,

Cellules souches sanguines : les pionnières de la recherche sur les cellules souches. EuroStemCell.,

L’œil et les cellules souches : vers le traitement de la cécité. EuroStemCell.,

Bridget M. DEASY, Jordan E. ANDERSON, Shannon ZELINA. Regulatory Issues in the Therapeutic Use of Stem Cells. In Regenerative Medicine and Tissue Engineering, Jose A. ANDRADES edit. ISBN 978-953-51-1108-5.,

Matthew D LI, Harold ATKINS, Tania BUBELA. The global landscape of stem cell clinical trials. Regenerative Medicine, 9 (2014) 27–39.,

Query : Stem Cells[mesh] last5years[time] "Bone Marrow"[mesh]. gopubmed knowledge base. Transinsight GmbH.,

Query : Umbilical Cord[mesh] "Stem Cells"[mesh] last5years[time]. gopubmed knowledge base. Transinsight GmbH.,

Query : Adult Stem Cells[mesh] Skin[mesh] -"Induced Pluripotent Stem Cells"[mesh] last5years[time]. gopubmed knowledge base. Transinsight GmbH.,

Query : Hematopoietic stem cell)

Qu’attend-on des traitements à base de cellules souches mésenchymateuses ?

Les cellules souches mésenchymateuses (stromal stem cell Figure 1) font l’objet d’une recherche très active. Quatre traitements avaient une AMM en juin 2014 (un au Canada et trois en Corée).

Les cellules souches mésenchymateuses présentent des caractéristiques qui les rendent a priori très intéressantes : 1) elles sont faciles à extraire de la moelle osseuse ou du tissu adipeux ; 2) elles peuvent facilement être produites en grande quantité ; 3) elles ont une durée de vie limitée, ce qui diminue le risque qu’elles se transforment en cellules cancéreuses.

L’utilisation la plus immédiate est la réparation des os, en associant les cellules souches mésenchymateuses à des biomatériaux qui leur fournissent une matrice solide.

Mais le principal intérêt des cellules souches mésenchymateuses vient de leurs propriétés anti-inflammatoires et de leur capacité d’inhiber la réaction immunologique. Elles devraient permettre d’augmenter l’efficacité de la thérapie cellulaire en diminuant le risque de rejet de greffe. A ce titre, elles ne remplacent pas les cellules souches, elles servent d’adjuvant.

Une autre application envisagée est le traitement des maladies auto-immunes. C’est une piste beaucoup plus lointaine.

(Andre F. STEINERT, Lars RACKWITZ, Fabian GILBERT, Ulrich NÖTH, Rocky S. TUAN. Concise Review : The Clinical Application of Mesenchymal Stem Cells for Musculoskeletal Regeneration : Current Status and Perspectives. Stem Cells Translational Medicine, 1 (2012) 237–247.,

Les cellules souches mésenchymateuses : les “autres” cellules souches de moelle osseuse. EuroStemCell.,

Bridget M. DEASY, Jordan E. ANDERSON, Shannon ZELINA. Regulatory Issues in the Therapeutic Use of Stem Cells. In Regenerative Medicine and Tissue Engineering, Jose A. ANDRADES edit. ISBN 978-953-51-1108-5.,

Agence de la biomédecine – Rapport d’information au Parlement et au Gouvernement – septembre 2013. pp. 49-51,

Paolo BIANCO, Roger BARKER, Oliver BRÜSTLE, Elena CATTANEO, Hans CLEVERS, George Q DALEY, Michele DE LUCA, Lawrence GOLDSTEIN, Olle LINDVALL, Christine MUMMERY, Pamela G ROBEY, Clara SATTLER DE SOUSA E BRITO, Austin SMITH. Regulation of stem cell therapies under attack in Europe : for whom the bell tolls. The EMBO Journal, 32 (2013) 1489–1495.,

Matthew D LI, Harold ATKINS, Tania BUBELA. The global landscape of stem cell clinical trials. Regenerative Medicine, 9 (2014) 27–39.)

Où se fait la recherche sur les cellules souches mésenchymateuses ?

La recherche sur les cellules souches mésenchymateuses se fait principalement en Asie. Ceci est vrai tout autant pour la production scientifique que pour les essais cliniques (Tableau 3, Figure 17). Ceci n’empêche pas une forte présence des leaders occidentaux de la recherche en thérapie cellulaire (Etats-Unis, Allemagne, Italie).

#Top CountriesTop Cities
1United States3 641Seoul535
2China3 473Beijing492
3Japan952Shanghai455
4Germany904Guangzhou319
5South Korea897Singapore221
6Italy849Boston221
7United Kingdom507Chongqing2118France387Tehrān193
9Taiwan352Tokyo189
10Spain338Xi’an177
11Canada316Hangzhou165
12Netherlands306Taipei162
13Iran291London157
14Australia248Houston156
15India243Los Angeles147
16Brazil242Tianjin147
17Singapore222Wuhan146
18Switzerland149Nanjing146
19Belgium148New York City145
20 Ireland125Chengdu140

Tableau 3. Production scientifique dans le domaine de la recherche sur les cellules souches mésenchymateuses (Query : Mesenchymal Stromal Cells[mesh] last5years[time]. gopubmed knowledge base. Transinsight GmbH.). La production est mesurée par le nombre d’articles scientifiques entre le 1er janvier 2010 et le 25 mai 2014

Les essais cliniques portent principalement sur les applications aux maladies cardio-vasculaires. Moins de 10 % en sont à l’évaluation de l’efficacité du traitement sur un échantillon représentatif de patients (phase III). Tous les autres en sont encore à la détermination des doses acceptables et des effets secondaires (phases I et II).

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Figure 17. Localisation des essais cliniques sur des traitements utilisant des cellules souches mésenchymateuses (Query : Mesenchymal stem cells). Situation le 27 mai 2014.

(Matthew D LI, Harold ATKINS, Tania BUBELA. The global landscape of stem cell clinical trials. Regenerative Medicine, 9 (2014) 27–39.,

Query : Mesenchymal Stromal Cells[mesh] last5years[time]. gopubmed knowledge base. Transinsight GmbH.)

Quelles sont les thérapies à base de cellules souches pluripotentes ?

On est encore très loin de thérapies opérationnelles.

Au 28 mai 2014, il y avait dans le monde huit essais cliniques en cours ou terminés avec des cellules souches embryonnaires et aucun essai clinique avec des iPSC. Les huit essais étaient en phase I (évaluation des effets indésirables chez des volontaires en bonne santé). Un des essais portait sur les maladies coronariennes (cardiopathies ischémiques) et les sept autres sur une maladie oculaire (la dégénérescence de la macula).

Les chercheurs espèrent cependant que les cellules souches pluripotentes pourront traiter un jour un très grand nombre de maladies (ex : diabète, maladies cardiovasculaires, dystrophie musculaire, troubles neurologiques, lésions de la moelle épinière).

Les publications montrent que les chercheurs parient beaucoup sur les cellules pluripotentes pour trouver un traitement pour les maladies d’Alzheimer et de Huntington (Tableau 4).

MaladieEmbryonic Stem CellsInduced Pluripotent Stem CellsCell- and Tissue-Based Therapy
Accident vasculaire cérébral3331461
Dégénérescence maculaire4935165
Diabète2091061 955
Dystrophie musculaire3235156Lésions à la moelle épinière11054734
Leucémie3691054 466
Maladie d’Alzheimer5261159
Maladie de Huntington5742117Maladie de Parkinson149149272
Maladies chroniques du foie12101 852
Maladies coronariennes152831 673Maladies du rein88451 735
Paralysie cérébrale4254
Sclérose en plaques1910283
Sclérose latérale amyotrophique3152150

Tableau 4. Production scientifique mondiale dans les applications thérapeutiques de la recherche sur les cellules souches. La production est mesurée par le nombre d’articles scientifiques entre le 1er janvier 2010 et le 25 mai 2014 (requêtes sur gopubmed). La colonne Cell- and Tissue-Based Therapy additionne les publications relevant des approches cellulaires et tissulaires classiques et celles sur les cellules pluripotentes.

Pour mémoire, le tout premier essai clinique pour un traitement à base de cellules souches embryonnaires avait été lancé en 2010 dans le but de réparer les lésions à la moelle épinière. L’essai a été abandonné au bout de quelques mois à cause d’un changement de stratégie industrielle du promoteur.

([Jef AKST. First hESC Trial Kaput. The Scientist. http://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/31391/title/First-hESC-Trial-Kaput/,

Agence de la biomédecine – Rapport d’information au Parlement et au Gouvernement – septembre 2013. p. 52,

Viviane TABAR, Lorenz STUDER. Pluripotent stem cells in regenerative medicine : challenges and recent progress. Nature Reviews Genetics, 15 (2014) 82-92.,

Query : Embryonic stem cells,

Query : induced pluripotent stem cells,

FAQ about stem cells and regenerative medicine. EuroStemCell.)

mardi 12 août 2014, par HUCHERY Mélissa