ESC : Une cellule pas comme les autres

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Dans un Embryon lointain, une cellule souche embryonnaire du nom d’ESC mène une vie paisible. Elle s’impatiente à l’idée de rejoindre une faction pour former, faire fonctionner ou défendre son organisme, comme le veut la société dans laquelle elle a grandi. Mais son test d’aptitude pourrait bien ne pas se passer comme prévu. ESC est-elle condamnée à devenir une cellule sans faction ? Elle n’a pas dit son dernier mot!

Chapitre 1 : Il était une fois ESC

Il était une fois, dans un pays lointain nommé l’Embryon, une cellule souche embryonnaire et patriotique du nom d’ ESC.

ESC est née 5 jours après la formation de la cellule-œuf qui l’a engendrée. Depuis sa division, elle n’a qu’une question en tête : à quelle faction sera-t-elle affectée?

La société cellulaire dans laquelle elle vit offre de nombreuses perspectives d’avenir aux cellules souches de l’Embryon. Celles-ci doivent dans un premier temps être recrutées par le Conseil de Différenciation, c’est-à-dire, le système qui distribue les fonctions au sein de la société. Puis, par la suite, elles se voient attribuer une faction spécifique (la faction cardiaque, la faction neuronale, ou encore la faction immunitaire). Il existe en tout plus de 200 factions possibles ! Les cellules souches embryonnaires comme ESC sont pluripotentes, elles peuvent rejoindre n’importe quelle faction [1], en fonction de leur résultats au test d’attribution.

Dans cette société, chaque cellule fait partie de l’une des 200 factions, sauf les cellules sans-faction, celles-ci sont nommées cellules souches adultes. Elles ne seront affectées à une faction que plus tard, quand il y aura besoin de nouveaux factionnaires. Les cellules souches adultes sont multipotentes, c’est-à-dire qu’elles ne peuvent rejoindre qu’une partie des factions, celles qui constituent un même organe [2].

Figure 1 : La différenciation des cellules souches embryonnaires (réalisée par le groupe)

Il est vrai que rejoindre une faction est dangereux, c’est ce que sa mère ne cesse de lui rappeler ; il arrive par exemple que certains tissus (le nom donné aux QG des différentes factions), soient attaqués par des intrus. Elle lui a expliqué que c’est la faction immunitaire qui est chargée de venir en aide aux factions agressées. Elle lui a même raconté qu’une fois, toute la faction immunitaire est venue s’en prendre à un tissu alors que celui-ci n’avait rien demandé, une vraie guerre civile !

Les cellules de chaque faction œuvrent ensemble pour faire subsister leur communauté. Comme elles, ESC est convaincue que c’est son destin d’aider les siens. Mais attention, lorsqu’une cellule souche rejoint une faction, elle ne peut pas se réorienter dans une autre. Une cellule cardiaque ne peut pas être réaffectée à la faction neuronale par exemple, tout simplement parce qu’une cellule de la faction cardiaque n’a pas subi le même entraînement qu’une cellule de la faction neuronale.

ESC est consciente qu’une fois qu’elle se sera engagée vers une faction, elle ne pourra plus faire demi-tour et sera contrainte de vivre dans son tissu. Elle sait qu’elle n’a pas le choix, ce sont les recruteurs qui décideront quelle sera sa faction.

Chapitre 2 : Les entretiens d’ESC

C’est le grand jour pour ESC. Son embryon a maintenant 7 jours, l’âge auquel les cellules souches embryonnaires peuvent passer les tests d’affectation pour être assignées à une faction si elles sont prêtes! Elle se rend au centre de recrutement du Conseil de Différenciation, très impatiente de faire ses preuves.

La voilà arrivée sur place, au milieu d’autres cellules souches embryonnaires. Toutes seront soumises à 2 tests d’affectation, avec 3 examinateurs.

Il est temps de rentrer dans le bureau pour le 1er test.

-Bonjour Mademoicell!

ESC se retrouve face à 2 minuscules individus, portant des badges “Erk1” et “Erk2”.

ESC se souvient avoir déjà entendu parlé des protéines Erik Un et Erik Deux. On dit d’eux qu’ils sont assez laxistes, ces protéines sont toujours en faveur de la différenciation[3][4]. Le test se passe très bien et est rapidement validé par les 2 protéines, elle est prête pour le 2ème test.

ESC rentre dans le bureau suivant et lit “Erk5” sur le badge de la protéine en face d’elle. Aïe, elle a récemment lu un article d’un laboratoire écossais traitant de l’étape de différenciation, et d’après cet article la recruteuse Erika Cinq serait assez intransigeante… [5]

Figure 2 : Le rôle de Erk1, Erk2 et Erk5 sur la différenciation (réalisée par le groupe)

ESC sort dépitée de cet entretien, Erica Cinq vient de la recaler. L’équipe du docteur Greg Findlay a raison, Erk5 est vraiment contre la différenciation!

Elle n’a aucune envie de devenir une cellule souche adulte : faire partie des sans-factions, la souchitude à vie, non merci ! Les cellules souches adultes sont contraintes de rester dans leur tissu d’affectation, mais ne participent pas vraiment à son fonctionnement. Elles constituent la réserve à laquelle on fait appel lorsqu’il faut remplacer des cellules blessées ou séniles. Par exemple, après un gros effort sportif de leur organisme, les soldats de la faction musculaire sont éreintées, on appelle alors les sans-faction pour les remplacer.

Arrivée chez elle, ESC s’affale dans le canapé du salon et allume le journal télévisé.

ESC éteint la télé et migre dans sa chambre sans même prendre le temps d’endocyter son dîner.

Chapitre 3 : La transformation d’ESC

Le lendemain, une lumière assommante l’arrache de son sommeil. Elle bondit sur ses lamellipodes* et regarde autour d’elle, affolée. Elle ne reconnaît pas les lieux…

*Lamellipodes : excroissances de la membrane qui permettent à une cellule de se déplacer.

Elle n’est pas seule, des dizaines de cellules sont là, aussi hébétées qu’elle.

– “Eh ! Où est-ce qu’on est ? crie-t-elle à l’une de ses voisines.

– Je ne sais pas ! lui répond une autre cellule. Je me suis faite enlever! Et je me suis réveillée dans cet endroit froid et gélatineux ! C’est complètement surnaturel, tu penses que ce sont des aliens ?

– Hum aucune idée, ce sont peut-être des chercheurs ! J’ai entendu des histoires terrifiantes sur des cellules capturées par des chercheurs qui ne sont jamais revenues ! Tu appartiens à quelle faction ?

– Je ne suis pas encore différenciée ! Et toi ?”

ESC n’a pas le temps de répondre, le toit qui les abrite se soulève ! ESC et les autres cellules commencent à paniquer. Un énorme instrument se rapproche d’elles… ESC en est maintenant certaine, ce sont des chercheurs ! Soudain, des molécules sont expulsées hors de l’instrument pour atterrir à leur tour dans la boîte. L’une prend la parole, calme, comme habituée à la situation.

“- Bonjour à tous ! Je suis le colonel Signal et vous êtes ici au camp de thérapie cellulaire, un centre d’entraînement qui vous permettra d’intégrer votre future faction. Mais pas celle de votre Embryon, celle d’un adulte déjà formé dont certains organes sont endommagés. On a besoin de vous pour les réparer ! Une attaque a eu lieu dans le cœur de cet adulte. Cette offensive a fait beaucoup de dégâts et nous manquons cruellement de renforts. J’ai été envoyé ici par par une équipe de chercheurs. Mon rôle est de vous former pour que vous rejoigniez leur faction cardiaque sans perdre de temps ! Vous êtes ici car l’évaluatrice Erika Cinq a refusé votre intégration dans une faction de votre Embryon, ce qui nous permet de vous recruter pour la thérapie cellulaire. Grâce à elle, vous allez pouvoir sauver une vie!”

Figure 3 : L’arrivé au camp de thérapie cellulaire (réalisée par le groupe)

Autoritaire, ce dernier entend bien leur mener la vie dure :

“ – Maintenant, les choses sérieuses. Vous trouverez dans ce manuel toutes les informations nécessaires sur les gènes à activer pour vous transformer en cellule cardiaque. Nous attendons de vous une application rigoureuse de ces consignes. Une seule expression génique de travers et c’est le renvoi immédiat ! Je veux voir de la contractilité et du potentiel d’action dans moins d’une semaine! Me suis-je bien fait comprendre ? Bon, pas de panique, mes collègues signaux, comme les sergents Activin et BMP4[6], et moi-même sommes là pour vous guider. Nous allons vous aider à arrêter d’exprimer les gènes de la pluripotence, comme OCT4 et NANOG, et exprimer ceux nécessaires pour devenir des cellules cardiaques, comme GATA4 et TBX5[7]. Enfin, l’entraînement physique consistera en la pratique d’étirements pour que vous preniez la forme d’une cellule cardiaque, je veux tout le monde en forme de cylindre le plus tôt possible.”

Chapitre 4 : Après la transformation, la reconstruction

Après quelque temps d’entraînements difficiles, voilà maintenant nos cellules souches transformées en véritables cellules de la faction cardiaque.

Figure 4 : Fin de la transformation au camp de thérapie cellulaire (réalisée par le groupe)

Ces cellules cardiaques vont enfin être envoyées dans le cœur pour combler le déficit de la faction cardiaque, afin de reconstruire le cœur ! [9]

Figure 5 : Sauvetage du cœur par les nouvelles cellules cardiaques (réalisée par le groupe)

ESC et ses camarades peuvent en effet se réjouir, en seulement 10 semaines, ils ont atteint leur objectif : réparer un coeur, être utiles et donner une nouvelle vie à un organe adulte, meurtri par les accidents de la vie.

Pour aller plus loin :

Sites internet :

Publications scientifiques :

-Présentation des cellules souches embryonnaires

[1] Ilic D, Ogilvie C. Concise Review: Human Embryonic Stem Cells-What Have We Done? What Are We Doing? Where Are We Going? Stem Cells. 2017 Jan;35(1):17-25

  • Présentation des cellules souches adultes

[2] Clevers H.. What is an adult stem cell? Science 11 Dec 2015:Vol. 350, Issue 6266, pp. 1319-1320

  • Présentation d’Erk1/2

[3] Xinwei M. et al. A dual role of Erk signaling in embryonic stem cells. Experimental Hematology Volume 44, Issue 3, March 2016, Pages 151-156.

[4] Chen H. et al. Erk signaling is indispensable for genomic stability and self-renewal of mouse embryonic stem cell. PNAS November 3, 2015 112 (44)

  • Présentation d’Erk5

[5] Charles A.C. Williams et al. Erk5 Is a Key Regulator of Naive-Primed Transition and Embryonic Stem Cell Identity. Cell Rep. 2016 Aug 16; 16(7): 1820–1828.

– Différenciation d’ESC en cellules de faction cardiaque

[6] Christine L. Mummery et al. Differentiation of Human ES and iPS Cells to Cardiomyocytes: A Methods Overview.Circ Res. 2012 Jul 20; 111(3): 344–358.

[7] Beqqali A. et al. Genome-wide transcriptional profiling of human embryonic stem cells differentiating to cardiomyocytes. Stem Cells. 2006 Aug;24(8):1956-67

[8] Dixon E. J. et al. Directed Differentiation of Human Embryonic Stem Cells to Interrogate the Cardiac Gene Regulatory Network. Mol Ther. 2011 Sep; 19(9): 1695–1703.

  • Thérapie cellulaire cardiaque

[9] Linda W. van Laake et al. Human embryonic stem cell-derived cardiomyocytes
survive and mature in the mouse heart and transiently improve function after myocardial infarction. Stem Cell Research (2007) 1, 9–24

Vidéos :

Poster :