Des cellules bêta issues du lard

Martin Fussenegger, professeur de biotechnologie et de bio-ingénierie, a réussi avec son groupe de recherche du Département des systèmes biologiques de l'ETH Zurich à Bâle un exploit que de nombreux spécialistes considéraient jusqu'ici comme impossible : Ils ont prélevé des cellules souches dans le tissu adipeux d'un sujet de 50 ans et, à l'aide d'une reprogrammation génétique, ils ont réussi à les faire mûrir en cellules bêta fonctionnelles.

En présence de glucose, les cellules bêta créées à l'aide de ce "logiciel génétique" produisent l'hormone insuline, tout comme les cellules naturelles présentes dans le pancréas. C'est ce que rapportent les chercheurs dans la revue spécialisée "Nature Communications".

Dynamique de maturation recréée

Les biotechnologues bâlois ont inséré dans les cellules souches un réseau de gènes artificiels et très complexes - le logiciel génétique. Ils ont conçu celui-ci de manière à reconstruire avec précision, en temps et en quantité, les principaux facteurs de croissance impliqués dans ce processus de maturation.

Les facteurs de croissance Ngn3, Pdx1 et MafA, dont les concentrations varient au cours du processus de différenciation, sont centraux. Ainsi, MafA est absent au début de la maturation. Ce n'est qu'à partir du quatrième jour, pendant la dernière étape de maturation, que la concentration de ce facteur augmente fortement et reste constante à un niveau élevé. Il en va autrement des concentrations de Pdx1 et de Ngn3 : Ce dernier atteint son niveau le plus élevé le quatrième jour. Elle diminue ensuite. Pdx1, en revanche, augmente fortement à deux reprises : Au début et à la fin de la maturation. Entre les deux, le niveau de Pdx1 diminue.

Fussenegger souligne qu'il est indispensable de reproduire ces processus de la manière la plus naturelle possible pour transformer les cellules adipeuses en cellules bêta fonctionnelles. "Le timing et la bonne quantité de ces facteurs de croissance sont extrêmement importants".

De nouvelles cellules bêta répondent au glucose

Le professeur de l'ETH considère comme une percée le fait d'avoir réussi la reprogrammation à l'aide d'un réseau de gènes artificiels. Jusqu'à présent, les scientifiques contrôlaient la différenciation des cellules souches en ajoutant différents produits chimiques et protéines à l'aide d'une pipette. "Ajouter manuellement la bonne quantité de ces composants au bon moment est très difficile, inefficace et impossible à mettre en œuvre à grande échelle", explique Fussenegger. Le nouveau procédé permet de transformer trois cellules souches adipeuses sur quatre en cellules bêta.

Les cellules bêta artificielles ne ressemblent pas seulement visuellement à leurs modèles naturels - les deux présentent des granules sombres dans la cellule qui stockent l'insuline. Elles fonctionnent également de manière similaire aux cellules bêta naturelles. "Les quantités d'insuline ne sont pas encore aussi élevées que celles des cellules bêta naturelles", admet Fussenegger. Mais ce qui est décisif, c'est que l'on a réussi pour la première fois à reproduire toute la chaîne du processus, de la cellule souche à la cellule bêta différenciée, conformément au modèle naturel.

Implant à partir de cellules autologues

La technique des chercheurs bâlois de l'ETH pourrait permettre à l'avenir de produire de nouvelles cellules bêta à partir de leur propre tissu adipeux pour les patients diabétiques et de les implanter. Des transplantations de cellules bêta ont certes déjà été effectuées, mais comme pour toutes les transplantations d'organes étrangers ou de parties d'organes, le système immunitaire du receveur doit ensuite être supprimé. "Une telle mesure ne serait probablement pas nécessaire pour nos cellules bêta, car nous les obtenons à partir du propre matériel cellulaire du patient. C'est pourquoi notre travail est si intéressant pour le traitement du diabète", explique le professeur de l'ETH.

Maturation complète en bac de culture

Jusqu'à présent, les chercheurs de l'ETH n'ont cultivé leurs cellules bêta que dans des cultures et ne les ont pas encore introduites chez un patient diabétique. Ils voulaient d'abord savoir si le programme de gènes synthétiques permettait effectivement aux cellules souches de se différencier du début à la fin. Fussenegger est convaincu qu'avec cette nouvelle méthode, ils pourront également produire d'autres types de cellules à partir de cellules souches de la graisse corporelle. "Et la plupart des gens ont un excédent de graisse à partir duquel il est possible d'obtenir les cellules précurseurs".