La culture de cellules souches en laboratoire permettra de surmonter le rejet immunitaire des organes

Une étude menée par des chercheurs du Centre médical Southwestern de l'Université du Texas, récemment publiée par Cell Press dans la revue Cell Stem Cell, pourrait contribuer au développement de stratégies thérapeutiques plus prometteuses pour la transplantation de cellules souches hématopoïétiques. La préculture de ces cellules en laboratoire pendant environ une semaine pourrait contribuer à surmonter l'un des obstacles les plus importants à la réussite d'une transplantation: le rejet immunitaire.

Les cellules souches hématopoïétiques (CSH) sont les cellules à l'origine de tous les types de cellules sanguines. Les greffes de cellules hématopoïétiques sont utilisées pour traiter la leucémie, le lymphome et d'autres cancers, ainsi que les maladies auto-immunes.

Moelle osseuse. Micrographie optique des cellules souches qui donnent naissance aux cellules sanguines. Les globules blancs sont gros et violets, les globules rouges sont pâles et les plaquettes sont de petits granules violets. Les cellules sanguines sont produites en continu dans la moelle osseuse en raison de leur courte durée de vie. Les globules rouges, les plaquettes et les trois types de globules blancs (granulocytes, lymphocytes et monocytes) proviennent tous d'une seule cellule ancestrale, la cellule souche multipotente. (Photo: Astrid & Hanns-Frieder Michler/Science Photo Library, P234/0030)

Cependant, la méconnaissance de l'interaction entre les cellules souches hématopoïétiques et le système immunitaire du receveur complique considérablement la recherche sur les cellules souches et le développement de la transplantation. Il existe un risque important que les cellules transplantées ne soient pas acceptées par l'organisme hôte, c'est-à-dire que les nouvelles cellules soient rejetées par son système immunitaire. Parmi les principaux problèmes de la transplantation allogénique figurent le faible taux de prise de greffe des greffons du donneur et le risque élevé de développer une maladie du greffon contre l'hôte potentiellement mortelle. La transplantation de CSH allogéniques purifiées réduit ce risque, mais entraîne une diminution de la prise de greffe.

Bien que les scientifiques connaissent certaines des raisons de ces échecs, de nombreuses questions restent sans réponse. « Résoudre ces problèmes contribuera à la compréhension de l'immunologie des cellules souches hématopoïétiques et d'autres cellules souches et fera progresser considérablement la transplantation », a déclaré le Dr Cheng Cheng Zhang, responsable de l'étude.

Le Dr Zhang et ses collègues ont déjà démontré que des cellules souches hématopoïétiques (CSH) humaines et murines peuvent être cultivées avec succès en laboratoire, puis utilisées pour la transplantation. Parallèlement, certaines modifications sont observées dans de nombreuses protéines exprimées à la surface de ces cellules. Les scientifiques se sont intéressés à la possibilité qu'une telle « expérience extracorporelle » modifie également les propriétés fonctionnelles des CSH et les rende plus aptes à la transplantation.

Les transplantologues s'intéressent particulièrement aux greffes allogéniques cliniquement pertinentes, c'est-à-dire entre individus génétiquement différents, notamment entre frères et sœurs et entre donneurs et receveurs non apparentés. L'équipe du Dr Zhang a transplanté des cellules souches hématopoïétiques fraîchement isolées et cultivées en laboratoire chez des souris et a constaté que les cellules restées en laboratoire pendant environ une semaine étaient significativement moins susceptibles d'interférer avec le système immunitaire du receveur. Des cellules souches hématopoïétiques murines cultivées ex vivo ont franchi avec succès la barrière du complexe majeur d'histocompatibilité et ont colonisé la moelle osseuse des souris receveuses allogéniques. Grâce à une culture de huit jours, les allogreffes ont pu se greffer 40 fois plus rapidement.

Les chercheurs ont décidé d'étudier plus en détail le mécanisme sous-jacent à cet effet et ont découvert que l'augmentation du nombre de cellules souches hématopoïétiques (HSC) et l'augmentation induite par la culture de l'expression de l'inhibiteur spécifique du système immunitaire CD274 (B7-H1 ou PD-L1) à la surface cellulaire contribuaient à cette augmentation.

« Ces travaux devraient apporter un nouvel éclairage sur l'immunologie des cellules souches hématopoïétiques et d'autres cellules souches et pourraient conduire au développement de nouvelles stratégies pour une transplantation allogénique réussie », a conclu le Dr Zhang. « La capacité à multiplier les cellules souches hématopoïétiques humaines du donneur en culture et à les transplanter chez des personnes génétiquement éloignées du donneur, tout en évitant le développement de la maladie du greffon contre l'hôte, résoudra un problème majeur dans ce domaine. »

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