Cellules souches, Pluripotentes Induites (IPS)

La transplantation de cellules souches sanguines pour traiter les maladies du sang et du système immunitaire ou reconstituer le système sanguin après traitements de certains cancers est la mieux établie et la plus largement utilisée des thérapies à base de cellules souches.

Découvrez l'expérience

Les objectifs :
de l'expérience

1) D’exposer les nouveautés techniques et expérimentales réalisées sur les cellules souches au CHU de Nantes.
2) De comprendre l’enjeu des recherches sur les cellules souches.
3) D’intéresser le grand public aux études menées au CHU de Nantes. Mais également d’inciter d’autres laboratoires ou structures à collaborer et/ou participer financièrement à l’avancée des recherches (rôle de communication).
4) D’impliquer le spectateur dans la découverte du sujet à travers une expérience de réalité virtuelle pédagogique, courte et où les procédés scientifiques sont simplifiés.

Suite

Le potentiel des cellules souches
en quelques chiffres

1970

Depuis les années 70 Les greffes de moelle osseuse permettent de remplacer à vie le système sanguin malade d'un patient grâce aux propriétés des cellules souches sanguines.

1980

Les cellules souches de la peau sont utilisées depuis les années 80 pour faire pousser des greffons de peau destinés au traitement des brûlures graves et très étendues

26 000

Plus de 26 000 patients sont traités avec des cellules souches sanguines chaque année en Europe

Une expérience en réalité virtuelle

L'expérience ci-dessous, relate une simulation de laboratoire que nous avons réalisée en réalité virtuelle.

L’expérience de réalité virtuelle se déroule dans une salle de laboratoire biologique. Le décor modélisé en 3D spécifiquement pour l’expérience, est épuré, renvoyant l’image de modernité, d’hygiène et de propreté habituelle des laboratoires. L’utilisateur se trouve face à une paillasse constituée d’une partie fixe et d’une partie mobile (roulante) à 4 plateaux. L’ensemble de la paillasse se trouve sous hotte . La partie mobile contient le matériel spécifique nécessaire aux expériences de chaque poste. La partie fixe contient le matériel nécessaire commun aux 3 expériences à savoir un « robot multifonctions ». L’utilisateur, guidé par la voix off, réalise trois expériences sur les cellules. Ces expériences lui permettent de comprendre les enjeux et le déroulement des recherches actuelles sur les cellules souches. Chaque expérience se déroule sur un poste de travail différent, caractérisé par un étage de la paillasse roulante.

Introduction

Bienvenue dans un laboratoire de l'université de Nantes.
Depuis quelques décennies, la compréhension des mécanismes cellulaires à l'origine du développement des organes, nous ont permis de mieux comprendre le potentiel des cellules souches. Ainsi les chercheurs sont désormais capables de reprogrammer les cellules de l'organisme en cellules dites pluripotentes, c'est-à-dire des cellules qui sont capables de se différencier dans tous les types cellulaires qui constitue le corps humain.

Multiplication des cellules

Voyons maintenant comment s'effectue cette reprogrammation, en partant par exemple des cellules urinaires. Prélevez des cellules urinaires dans le tube à essai jaune puis déposez dans la boîte de pétri. Pour observer la prolifération des cellules, positionnez la boîte de pétri sur le support du microscope.

A présent, regardons les cellules urinaires déposées sur leur milieu de culture qui se multiplient. Cette étape de multiplication va permettre de passer à l'étape de reprogrammation des cellules urinaire en cellule souche.

Cellules souches pluripotentes induites

Commençons la reprogrammation.
Reprenez la boîte de pétri. Saisissez une pipette et prélevez quelques gouttes de facteurs de transcription appelées facteur de reprogrammation. Déversez le contenu dans la boîte de pétri.

Vous avez ajouté des facteurs de transcription aux cellules rénale ce qui modifie leur expression génétique. Grâce à l’ajout de ces protéines, les cellules spécialisées pour les fonctions rénale se transforment en cellules souches pluripotentes.

Différenciation des cellules

Nous avons obtenu des cellules souches pluripotentes induite dans la boîte de pétri que le robot est en train de saisir.
Plaçons-les dans différents milieux de culture et observons leurs différenciations.
Prenez la pipette et prélevez quelques millilitres du milieu de culture coloré en rouge. Prenez une autre pipette et prélevez quelques millilitres du deuxième milieu de culture coloré en vert.

Nous venons de préparer deux environnement nutritifs différents dans lesquelles le bras robotisé dépose les cellules souches induites de l'expérience précédente.
Voyons comment ces cellules souches se comportent en fonction de leur environnement nutritif.

Déposez les boîtes de pétri sous le microscope. Les cellules du milieu nutritifs rouge se différencient en cellules cardiaque. Elles battent en rythme. De leur côté les cellules du milieu nutritifs vert se différencient en cellules intestinales.
Ainsi, les cellules souches suivent des voies de différenciation différentes en fonction de leurs milieux nutritifs donnés.

Lorsque les cellule différenciée sont associé à d'autres types cellulaires, comme des vaisseaux sanguins ou des neurones, elles forment un Organoïde que l'on peut modéliser en 3D. Ces structures que nous appelons organoïdes sont des avatars d’organe miniaturisés. L'avantage de cette technologie c'est de pouvoir recréer au laboratoire des modèles cellulaire à partir des cellules issues de patients dans un but de mieux comprendre le développement de la maladie et de proposer, tester de nouvelles solutions thérapeutiques personnalisées.
Il s'agit également d’une opportunité réelle de recréer des organes complets pour de la médecine régénérative.

Exemple de médecine regénérative

Gardons l'exemple des cellules cardiaques rouge issue des cellules urinaires d’un patient.
Le patient présente une anomalie du rythme cardiaque. Dans cette nouvelle expérience nous allons utiliser le principe d'électro physiologie pour chercher un médicament adapté à la défaillance cardiaque.

Le bras robotique ajoute une solution fluorescente aux cellules cardiaques pour permettre l'observation de leurs contractions à l’écran. Il distribue ensuite le mélange dans les trois boîtes de pétri situées devant vous. Déposez les boîtes de pétri sous le microscope.

Nous pouvons maintenant voir le rythme cardiaque défaillant des cellules du patient et le comparer au signal témoin du haut. Nous allons proposer trois médicaments différents aux cellules et voir si elles réagissent positivement au traitement.

Prenez une pipette et prélevez quelques gouttes de la première solution médicamenteuse.

Nous pouvons observer à l'écran que le rythme cardiaque ralenti.

Vous pouvez ajouter la seconde solution médicamenteuse.

À présent le rythme cardiaque s'accélère.

Vous pouvez maintenant ajouter la troisième solution médicamenteuse.

Cette fois le rythme cardiaque S’aligne au signal témoin. Nous venons de trouver un médicament approprié à la défaillance cardiaque de patient.