Cellules souches comme modèles de maladies

L'utilisation de cellules souches pour modéliser des maladies est une approche puissante et innovante en recherche biomédicale. Les cellules souches sont des cellules qui ont la capacité de se différencier en divers types de cellules spécialisées dans le corps. Grâce à cette capacité, les chercheurs peuvent générer des modèles cellulaires de différentes maladies en utilisant des cellules souches et étudier ainsi les mécanismes sous-jacents à ces maladies de manière plus approfondie, et cela fonctionne généralement par :

- Obtention des cellules souches à partir de tissus ou de sources cellulaires spécifiques dépendent souvent de l'utilisation de biomarqueurs, c'est-à-dire de molécules ou de marqueurs spécifiques présents à la surface des cellules souches. Ces biomarqueurs permettent de cibler et d'isoler sélectivement les cellules souches des autres types cellulaires, à savoir: Le CD34 qui est un marqueur de surface fréquemment utilisé pour isoler les cellules souches hématopoïétiques. Le CD133 (Prominin-1) un marqueur utilisé pour identifier et isoler les cellules souches progénitrices et les cellules souches tumorales dans différents tissus.CD90 (Thy-1) est souvent utilisé comme marqueur pour les cellules souches mésenchymateuses et d'autres types de cellules souches, et SSEA-4 (Stage-Specific Embryonic Antigen-4) utilisé pour isoler les cellules souches embryonnaires humaines.

- Différenciation en types cellulaires pertinents: Une fois obtenues, les cellules souches sont différenciées en types cellulaires spécifiques liés à la maladie étudiée. Par exemple, pour étudier une maladie neurodégénérative comme la maladie de Parkinson, les cellules souches pourraient être différenciées en neurones dopaminergiques, les cellules affectées dans cette maladie.

- Modélisation de la maladie: Les cellules souches différenciées peuvent être génétiquement modifiées pour porter les mutations génétiques spécifiques associées à la maladie que les chercheurs veulent étudier. Par exemple, pour la maladie de Huntington, une expansion anormale de la répétition de CAG dans le gène HTT est responsable. Pour la fibrose kystique, des mutations dans le gène CFTR sont impliquées.

- Etude des mécanismes de la maladie: Une fois que le modèle de maladie est établi, les chercheurs peuvent étudier les mécanismes sous-jacents à la maladie en observant comment les cellules malades se comportent différemment des cellules saines. Ces mécanismes peuvent varier en fonction de la maladie spécifique et des cellules modèles utilisées, par exemple pour les certaines maladies on trouve plusieurs biomarqueurs pour comprendre leurs mécanismes:

Lors de modélisation des maladie par les cellules souches il faut prendre en compte des mesures biologiques qui peuvent être utilisées pour évaluer l'état d'une maladie, la progression de la maladie ou la réponse au traitement. Lorsqu'on utilise des cellules souches pour modéliser des maladies, les biomarqueurs jouent un rôle crucial pour caractériser et suivre les changements cellulaires associés à la maladie. Voici quelques exemples de biomarqueurs couramment utilisés lors de la modélisation de maladies avec des cellules souches :

• Expression génique différentielle : En comparant les niveaux d'expression génique entre les cellules souches modèles malades et les cellules souches normales, on peut identifier des gènes spécifiques qui sont activés ou désactivés en réponse à la maladie.
• Protéines spécifiques de la maladie : La détection et la quantification de protéines associées à la maladie dans les cellules souches modèles peuvent fournir des informations sur les changements cellulaires caractéristiques de la maladie.
• Marqueurs de différenciation cellulaire : Dans les modèles de maladie, les cellules souches peuvent montrer des schémas de différenciation anormaux ou altérés par rapport aux cellules saines, ce qui peut être utilisé comme un biomarqueur de la maladie.
• Niveaux de métabolites : Certains métabolites spécifiques peuvent être présents à des niveaux anormaux dans les cellules souches modèles de maladies métaboliques ou autres.
• Marqueurs de stress cellulaire: Des marqueurs de stress cellulaire tels que les protéines chaperonnes, les protéines de choc thermique (HSP70, HSP90), les espèces réactives de l'oxygène (ROS) et les antioxydants cellulaires (le glutathion), les  cytokines inflammatoires l'IL-6 (Interleukin-6) et le TNF-alpha (Tumor Necrosis Factor-alpha).
• Altérations épigénétiques: Les changements dans les motifs d'épigénétique, comme la méthylation de l'ADN, peuvent être utilisés comme biomarqueurs pour identifier les modifications épigénétiques spécifiques associées à la maladie.
• Activité enzymatique : Dans certaines maladies, l'activité enzymatique peut être altérée, ce qui peut être mesuré pour caractériser la maladie.