La voie de développement d'une cellule souche dépend de sa forme

Pour diriger une cellule souche vers le chemin de développement souhaité, il n’est pas du tout nécessaire de lui fournir les hormones appropriées et d’autres signaux biochimiques; il suffit simplement de la forcer à prendre la forme d’une cellule du tissu souhaité.

Qu'est-ce qui permet aux cellules souches de se transformer en un type spécifique de cellules? Par exemple, comment les cellules souches osseuses savent-elles qu'elles doivent devenir des cellules osseuses plutôt que des cellules cartilagineuses? Ces questions sont cruciales pour la science fondamentale et appliquée. En médecine régénérative, les tissus malades sont remplacés par des tissus sains dérivés de cellules souches, et les médecins doivent s'assurer que les cellules souches se transformeront en le tissu souhaité.

On sait que ces cellules obéissent à des signaux chimiques: une hormone peut commander à une cellule souche de donner naissance à un tissu mature particulier. D’autre part, il est prouvé que la différenciation cellulaire dépend du type de surface sur laquelle la culture cellulaire vit et se reproduit: le contact de la cellule avec le substrat détermine son devenir. Des chercheurs du National Institute of Standards and Technology (États-Unis) suggèrent que la transformation d’une cellule souche dépend de la forme qu’elle a dû prendre.

Pour cultiver des tissus à partir de cellules souches, les médecins utilisent des implants polymères temporaires qui servent de substrat, une base tridimensionnelle. L'implant squelettique organise les cellules dans l'espace et oriente leur croissance. Lors de l'expérience, les scientifiques ont implanté des cellules souches osseuses sur plusieurs types d'implants de ce type, présentant des structures spatiales différentes. Dans ce cas, les cellules ont été cultivées sans ajout d'hormones ni d'autres substances susceptibles de les « renseigner » sur leur développement. Par conséquent, seulement un cas sur cinq a vu les cellules souches commencer à accumuler du calcium, signe de leur transformation en cellule osseuse mature. Pour se fixer à ce substrat, les cellules ont dû s'étirer et former de longs prolongements, c'est-à-dire prendre la forme d'un ostéocyte mature.

Ainsi, comme l'écrivent les auteurs dans la revue Biomaterials, les cellules souches peuvent être poussées vers le développement souhaité sans aucun cocktail de signalisation chimique. Il suffit de leur donner la forme caractéristique inhérente aux cellules du tissu requis.

À première vue, le résultat est étrange et incompréhensible. C'est comme dire que les étudiants deviennent médecins parce qu'ils sont obligés de porter une blouse blanche à la faculté de médecine. Les scientifiques n'ont pas encore expliqué comment la morphologie cellulaire détermine leur comportement. Mais, bien sûr, la méthode spatiale de croissance de nouveaux tissus semble plus économique et plus simple que la « culture » par signalisation chimique.