La recherche britannique sur les cellules souches a toujours le vent en poupe

Le Royaume-Uni est pionnier dans le domaine de la recherche sur les cellules souches depuis le milieu des années 90 comme l’illustre le Prix Nobel 2007 attribué au Pr Sir Martin Evans de l’Université de Cardiff. Ses travaux portaient sur la modification génétique de gènes cibles chez la souris ayant été menés sur des cellules souches embryonnaires de souris isolées et mises en culture.

Les gouvernements de Tony Blair, Gordon Brown puis David Cameron se sont appuyés sur ces résultats scientifiques pour assurer, dans un premier temps, que le leadership britannique soit maintenu dans ces disciplines, et que les connaissances acquises aujourd’hui aient des retombées industrielles et commerciales pour aider à la croissance économique du pays, et des retombées médicales mondiales. Cet article illustre la qualité des travaux scientifiques émanant de centres de recherche britanniques et la volonté politique soutenant ces disciplines scientifiques.

1. Les cellules souches et la thérapie génique font bon ménage

Une étude publiée dans le journal Nature le 12 octobre 2011 montre pour la première fois qu’il est possible de combiner des technologies qui étaient jusqu’à présent utilisées de manière séparée ; il s’agit des technologies utilisées dans le développement de thérapies cellulaire (en particulier les cellules souches) et génique. La combinaison de ces techniques est assez inédite car la thérapie génique a dans la majorité des cas visé à ajouter une copie d’un gène au sein du génome et non à corriger la séquence d’ADN d’un gène muté.

Les scientifiques auteurs de cette étude, basés au Wellcome Trust Sanger Institute et à l’Université de Cambridge, travaillent sur une maladie cirrhotique génétique causée par la mutation unique d’une paire de bases dans la séquence d’ADN du gène alpha 1-antitrypsine (A1AT) (voir note en bas d’article). La méthode utilisée a consisté à recueillir des cellules épithéliales (de la peau) d’un patient atteint de cette maladie, induire leur dédifférenciation en cellules souches par des techniques spécifiques et à corriger la mutation responsable de la pathologie. En dernier lieu, les scientifiques forcent les cellules souches nouvellement formées à se différencier en cellules hépatiques à l’aide de milieux de cultures spécifiques. Ayant démontré que ces dernières étaient parfaitement fonctionnelles, les scientifiques les ont implantées chez des souris, où elles étaient toujours fonctionnelles après six semaines.

Le Pr Lomas, qui a dirigé cette étude, souligne que si l’on peut à l’avenir démontrer la sûreté et l’efficacité de ces technologies en vue de leur utilisation en thérapie chez l’Homme, les bénéfices aux patients seront importants car cela viendrait remplacer les traitements actuels non satisfaisants. En particulier, une telle thérapie pourrait éviter une transplantation du foie et la prise à vie d’immunosuppresseurs visant à réduire les risques de rejet de greffe. Bien entendu, de nombreuses études précliniques sont nécessaires pour s’assurer de la sûreté de ces technologies avant d’entamer des essais cliniques chez l’Homme. Par ailleurs, une question cruciale n’a pas encore de réponse, à savoir la probabilité que ces cellules souches dédifférenciées ou "induites" expriment plus d’oncogènes (gènes présentant le potentiel de déclencher une large variété de cancers) que des cellules souches normales.

2. Avancées dans la recherche sur les cellules souches

Une étude multidisciplinaire menée à l’Université de Glasgow et de Southampton a permis de mettre au point de nouvelles méthodes pour améliorer la croissance et l’expansion des cellules souches adultes en vue d’être utilisées à des fins thérapeutiques. Publiée dans le journal Nature Materials du 17 juillet, cette étude démontre que le problème lié à la culture des cellules souches dans des boîtes de pétri habituelles peut être facilement surmonté, et à bas prix, grâce au développement d’un nouveau plastique possédant des caractéristiques nanométriques particulières.

En effet, le problème de mise en culture des cellules souches provient du fait qu’une partie de celles-ci ne se divisent pas en cellules souches mais au contraire entrent dans la voie de différenciation et produisent d’autres types cellulaires qui ne peuvent être utilisés en thérapie. Pour pallier à ce problème, l’expansion des cellules souches est souvent renforcée par leur immersion dans des solutions spécifiques. Il est difficile d’obtenir des cellules souches en quantités suffisantes et, tout en tentant d’accroître leur nombre, de les maintenir dans un état non différencié afin de pouvoir les utiliser en thérapie.

La nouvelle surface, dont le concept a été imaginé à Glasgow, a été créée par un processus de moulage par injection similaire à celui utilisé pour la fabrication des disques Blue-ray : la surface est recouverte de cavités de 120 nm de profondeur ce qui semble plus efficace pour la croissance des cellules et leur expansion, tout en leur permettant de conserver leurs caractéristiques de cellules souches. Les cellules utilisées dans cette étude sont des cellules souches isolées à partir de la moelle osseuse, et qui peuvent par la suite être injectées dans des tissus musculo-squelettique, orthopédique (os, cartilage, tendon) ou conjonctif (qui unit, soutient, protège et isole les organes du corps). Si cette technologie s’avère être efficace également pour d’autres types de cellules souches, elle pourrait ouvrir la voie au développement de cultures de cellules souches à grande échelle et par conséquent accroître la vitesse de la recherche vers l’identification de nouvelles thérapies pour un large éventail de maladies plus ou moins répandues. Les scientifiques indiquent qu’ils ont démarré le processus qui mènera à la commercialisation de cette technologie.

3. TIC sur les cellules souches

En octobre, le premier ministre britannique, David Cameron, a annoncé la création d’un nouveau Technology Innovation Centre (TIC, Centre d’innovation technologique) qui visera à traduire la recherche scientifique sur les cellules souches en contrats industriels pour favoriser le retour à la croissance économique du pays. Ce centre, pour lequel le gouvernement a fléché 10 M£ (complétés par 10 M£ provenant des entreprises qui seront basées sur le site et 10 M£ de financements autres, tels que ceux de l’UE), devrait être érigé dans le Sud-est de l’Angleterre et ouvrir ses portes en avril 2012. Les grandes entreprises pharmaceutiques Pfizer, GSK et Astra-Zeneca se sont engagées dans ce projet, même si le site sera en premier lieu pour que les PME puissent échanger à la fois des idées et des tests de production pour de nouveaux produits.

En effet, une plateforme de tests de fabrication existera sur le site pour aider à convertir quelques grammes de cellules en quelques kilogrammes qui pourraient être vendus commercialement.

Ce centre est une étape supplémentaire dans un programme national fort de 220 M£ visant à transformer les compétences britanniques en succès industriels et manufacturiers grâce à la création d’un réseau de centres de technologie et d’innovation, inspirés du modèle allemand des Instituts Fraunhofer(1). Ce TIC consacré à la médecine régénérative sera le deuxième du programme, montrant ainsi la volonté politique du gouvernement britannique à maintenir l’excellence nationale dans ces disciplines scientifiques : développement de traitements pour les pathologies telles que les maladies d’Alzheimer et de Parkinson, mais aussi le cancer de la prostate et la régénération du tissu épithélial pour les grands brûlés.

Le directeur de l’innovation au Technology Strategy Board (TSB, Conseil stratégique pour l’innovation), David Bott, indique que la création de ce centre enrayera la fuite des cerveaux observée au cours de ces dernières années, en particulier dans les domaines de la médecine régénérative où plusieurs scientifiques de haut niveau ont déjà quitté le pays.
Création du Stem Cell Institute à l’Université de Cambridge

Selon le Pr. Austin Smith, directeur du Wellcome Trust Centre for Stem Cell Research à Cambridge, Cambridge est l’un des quelques lieux dans le monde possédant une masse critique de scientifiques spécialisés dans la recherche, fondamentale et translationnelle, sur les cellules souches. Ceci se traduit notamment par 26 laboratoires de recherche sur les cellules souches qui ont reçu collectivement 95 M£ de financements, incluant un investissement conséquent de l’Université dans ce domaine (38 M£ depuis 2007).

Si le Stem Cell Institute (SCI, Institut Cellules Souches) existe déjà sous forme virtuelle, l’objectif à court terme est de rassembler ces forces vives au sein d’un centre de recherche unique, afin de faciliter les interactions entre les équipes multidisciplinaires et d’accélérer la translation de la recherche. Par ailleurs, le Pr Oliver Brüstle, actuellement à l’Université de Bonn, a été recruté par l’Université pour faciliter la restructuration du SCI. Le Pr Brüstle a longtemps milité pour faire modifier la législation allemande relative à la recherche sur les cellules souches embryonnaire, et fut le premier scientifique à obtenir une licence pour effectuer des travaux dans le domaine du système nerveux et ses applications dans les maladies neurodégénératives.

Selon lui, la thérapie cellulaire est l’une des possibilités offertes par les cellules souches (qui peuvent être induites en tout type cellulaire de l’organisme pour remplacer par exemple un organe défectueux), mais plus important encore, ces cellules permettent d’étudier au laboratoire des maladies spécifiques et de mettre au point de nouveaux médicaments. Pour le Pr Smith, l’utilisation des cellules souches entrera dans un avenir proche dans tous les domaines de la biologie et deviendra l’outil par excellence permettant non seulement de comprendre comment les cellules prennent des décisions sur leur destinée, mais également d’étudier des questions fondamentales de biologie.

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La protéine alpha 1-antitrypsine

La mutation de la séquence d’ADN du gène codant pour la protéine alpha 1-antitrypsine (A1AT) modification conduit à la production et à une activité réduite défectueuse de celle-ci dans le sang et les poumons, et à une augmentation du dépôt de cette protéine dans le foie. Par conséquent, sa fonction, qui est de protéger le corps contre des dommages divers, ne peut plus être adéquate.
Cette maladie génétique est l’une des plus fréquentes en Europe, avec plus de 2.000 personnes affectées. Il existe aujourd’hui plusieurs types de traitements, allant de l’injection de la protéine A1AT à une transplantation du foie ou des poumons.

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La médecine régénérative

La médecine régénérative vise à réparer la fonction des organes et tissus endommagés par différentes pathologies, et cela à l’aide d’approches variées incluant la thérapie cellulaire, l’ingénierie tissulaire ou la thérapie génique.
Le marché mondial de la thérapie cellulaire est estimé à 3,1 Md£ par an, selon Chris Mason, professeur des bioprocessus de médecine régénérative à University College London.

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La sclérose en plaques

Parmi ces groupes, notons celui du Pr Robin Franklin dont les travaux sur la sclérose en plaques entreront sous peu dans la phase d’essais cliniques. Cette maladie dérive de l’attaque auto-immune des oligodendrocytes, cellules gliales situées dans le cerveau, dont le rôle est de couvrir les neurones du cerveau d’une gaine de protection appelée myéline, sans laquelle ils dégénèrent.
L’équipe du Pr Franklin à Cambridge a découvert une protéine particulière (RXR- ?) capable d’activer les cellules souches intracérébrales pouvant donner naissance à de nouveaux oligodendrocytes, et des travaux publiés dans le journal Nature de janvier 2011 indiquent que la technique marche, au moins sur des modèles animaux.
Plusieurs équipes basées à Cambridge, Londres et Edimbourg travaillent actuellement à la conception d’un essai clinique qui utilisera un médicament connu pour activer RXR- ?, dans un contexte différent. Aucune date n’est prévue pour le début du recrutement des patients.


Pour en savoir plus :
- [1] Pour plus d’information sur le réseau de TIC, voir "Centres de technologie et d’innovation - où en est-on ?" : http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/66178.htm


Sources :
- BBSRC, News, 18/07/11 & 13/10/11, http://www.bbc.co.uk/news/health-15272081
- Nature Materials, 17/07/2011, Vol 10, pp. 637-644, http://www.nature.com/nmat/journal/v10/n8/abs/nmat3058.html
- Nature, 12/10/2011, doi : 10.1038/nature10424, publication électronique précédant le format papier, www.nature.com
- Université de Cambridge, Research Features, 21/10/2011, http://bit.ly/nCub8a


Auteur : Dr Claire Mouchot

publié le 21/11/2011

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