Une cellule de peau et un neurone ont la même information génétique, mais elle n’est pas lue de la même façon. On sait aujourd’hui agir sur cette lecture, notamment à l’aide de facteurs de transcription, des protéines qui se fixent sur l'ADN et régulent sa transcription en ARN. Grâce à un seul de ces facteurs, Yadong Huang et Karen Ring, de l’Université de Californie, à San Francisco, et leurs collègues ont réussi à obtenir des réseaux de neurones à partir de cellules de peau (des fibroblastes) de souris et d’humains.



Pour transformer les fibroblastes en d’autres cellules, on les place dans un milieu de culture adapté, qui recrée l’environnement physico-chimique des cellules qu’on cherche à obtenir, et on « surexprime » les facteurs de transcription responsables de la différenciation visée. Cette dernière opération consiste à faire produire en masse ces facteurs de transcription par la cellule. Pour cela, on insère les gènes qui les codent dans le génome du fibroblaste, où ils sont déjà présents mais peu ou pas exprimés. L’insertion est réalisée en faisant pénétrer un rétrovirus possédant ces gènes dans la cellule (un rétrovirus est un virus à ARN, qui se rétrotranscrit en un fragment d’ADN pour s’insérer dans le génome de la cellule hôte).

Deux approches sont possibles pour obtenir les nouveaux types cellulaires. La première consiste à transformer d’abord les fibroblastes en cellules souches pluripotentes – des cellules susceptibles d’engendrer n’importe quel type cellulaire, à l’instar des cellules souches embryonnaires. C’est ce qu’a réalisé en 2007 Shinya Yamanaka, de l’Université de Kyoto, au Japon, avec des fibroblastes humains. Ces cellules reprogrammées sont nommées iPS, pour induced Pluripotent stem cells (cellules souches pluripotentes induites). Les iPS doivent commencer à se différencier avant d’être implantées dans un organisme, sans quoi elles risquent de dégénérer en tumeurs cancéreuses.

La seconde approche consiste à transformer directement le fibroblaste en la cellule visée, sans passer par le stade pluripotent ; on parle de différenciation directe ou transdifférenciation. Harold Weintraub, du Centre de recherche contre le cancer Fred Hutchinson, à Seattle, a réalisé cette opération pour la première fois en 1986 : il a transformé des fibroplastes en myoblastes, des cellules souches à l’origine des cellules musculaires. Selon Brigitte Onteniente, de l’INSERM, cette seconde approche connaît un nouvel essor depuis 2009. Ainsi, des biologistes ont transformé des fibroblastes en des cellules très différentes, tels des neurones, à l’aide de plusieurs facteurs de transcription.



L’équipe de Yadong Huang, quant à elle, n’a utilisé qu’un seul facteur de transcription, nommé Sox2. En quelques jours, les fibroblastes se sont transformés en cellules souches neurales. De telles cellules sont multipotentes, c’est-à-dire qu’elles peuvent engendrer plusieurs types de cellules, mais pas n’importe lesquels – une cellule souche neurale ne donnera pas naissance à une cellule musculaire. Les cellules souches neurales obtenues se sont divisées, engendrant de nouvelles cellules souches et plusieurs types de neurones. En moins d’un mois, ces neurones se sont associés en réseaux. Pour vérifier que les cellules reprogrammées ne risquaient pas de dégénérer en cellules cancéreuses, K. Ring les a greffées dans le cerveau d’une souris. Elles s’y sont intégrées sans causer la moindre tumeur.

Les cellules souches neurales obtenues en culture seront sans doute précieuses dans la lutte contre les maladies neurodégénératives, telles celles d'Alzheimer et de Parkinson, car elles permettront de tester les médicaments élaborés. En revanche, leur greffe sur des personnes atteintes de ces maladies ou de lésions cérébrales n'est pas autorisée pour l'instant, même pour des essais cliniques. En effet, les fibroblastes reprogrammés sont des cellules génétiquement modifiées, et l'ANSM (Agence nationale de sécurité du médicament et des produits de santé) pose des conditions drastiques pour autoriser les essais chez l'homme...