La gelée de Wharton, substance gélatineuse présente dans le cordon ombilical, est une riche source de cellules souches mésenchymateuses (MSCs). Ces MSCs possèdent des propriétés uniques qui en font un outil précieux en médecine régénérative, en ingénierie tissulaire et en immunomodulation. Examinons certains avantages et applications des cellules souches issues de la gelée de Wharton, ainsi que les méthodes utilisées pour leur extraction et leur utilisation dans des applications cliniques[1].
Application clinique des cellules souches de la gelée de Wharton
La couche externe du cordon ombilical est constituée d’épithélium ombilical, qui peut comporter une ou plusieurs couches de cellules épithéliales. Ces cellules ressemblent aux couches épidermique et dermique de la peau humaine, ce qui indique qu’elles sont probablement d’origine amniotique. Les cellules épithéliales ombilicales partagent des caractéristiques avec l’épiderme fœtal et l’épithélium amniotique. Bien que les différences morphologiques entre ces types épithéliaux ne soient pas distinctes en raison de leur connexion avec l’amnios et la peau fœtale via le cordon ombilical, l’épithélium ombilical possède la capacité unique de se stratifier et de se kératiniser, ce qui le distingue de l’épithélium amniotique. De plus, les cellules épithéliales ombilicales présentent des propriétés de cellules souches mésenchymateuses, telles que l’expression d’Oct-4, de Nanog et de divers marqueurs de surface [2].
Le tissu stromal du cordon ombilical peut être divisé en trois zones, notamment la zone sous-amniotique, la gelée de Wharton et l’adventice des vaisseaux sanguins. Bien que l’adventice typique ne soit pas présente dans les vaisseaux ombilicaux, le tissu stromal situé sous le revêtement du cordon ombilical jusqu’aux vaisseaux ombilicaux est toujours considéré comme de la gelée de Wharton. Ce tissu stromal comprend le stroma sous-amniotique, les fentes, le stroma intervasculaire et le stroma périvasculaire.
Avantages de l’utilisation des cellules souches de la gelée de Wharton
Par rapport à d’autres sources de cellules souches, les cellules souches de la gelée de Wharton offrent plusieurs avantages :
- Cellules souches adultes facilement accessibles à partir du cordon ombilical, un déchet médical, ce qui évite les préoccupations éthiques associées à la recherche sur les cellules souches embryonnaires.
- Elles présentent un taux de prolifération plus élevé, ce qui signifie qu’elles peuvent générer un nombre plus important de cellules à des fins thérapeutiques.
- Elles présentent une faible immunogénicité, ce qui réduit le risque de rejet immunitaire lorsqu’elles sont utilisées pour une transplantation [3].
Applications cliniques des cellules souches de la gelée de Wharton
Les cellules souches de la gelée de Wharton font l’objet de recherches en raison de leurs applications potentielles dans différents domaines, notamment :
- Médecine régénérative : les cellules souches mésenchymateuses de la gelée de Wharton (WJ-MSCs) peuvent se différencier en de nombreux types et lignées cellulaires, notamment en cellules osseuses, cartilagineuses et musculaires, ce qui en fait des candidates prometteuses pour le traitement de problèmes neurologiques tels que : ALS, la maladie de Parkinson, la maladie d’Alzheimer, MND, les AVC, ainsi que des maladies dégénératives telles que DDD, l’insuffisance rénale, les maladies du foie, BPCO, IPF, les traumatismes cérébraux, ainsi que les lésions orthopédiques affectant les hanches, les épaules, les genoux et la moelle épinière.
- Ingénierie tissulaire : Les cellules souches de la gelée de Wharton peuvent créer des constructions tissulaires fonctionnelles et implantables afin de remplacer ou de réparer des tissus endommagés [4].
- Immunomodulation : les propriétés immunomodulatrices des cellules souches de la gelée de Wharton peuvent aider à réguler le système immunitaire, réduisant l’inflammation et les réponses auto-immunes négatives.
Propriétés immunomodulatrices de WJ-MSCs
WJ-MSCs présentent un potentiel pour les thérapies régénératives et immunomodulatrices en raison de leurs capacités immunosuppressives et d’échappement immunitaire. Elles présentent une faible expression de HLA de classe I et une absence de HLA-DR, ce qui les rend optimales pour la transplantation allogénique. WJ-MSCs induisent également l’expansion des lymphocytes T régulateurs (Treg), qui peuvent supprimer les réponses des effecteurs aux alloantigènes [5]. Contrairement aux cellules de moelle osseuse-MSCs, WJ-MSCs produisent des niveaux élevés de :
- IL-10
- TGF-β
- IL-6
- VEGF
Ces facteurs de croissance sont essentiels à la capacité immunosuppressive des cellules souches MSC. WJ-MSCs peuvent également inhiber la différenciation des monocytes CD14+ en DC matures par contact direct et par l’intermédiaire de facteurs solubles. De plus, WJ-MSCs assurent l’immunosuppression des cellules B, T et NK par différents mécanismes, notamment la sécrétion de facteurs solubles tels que IDO, PGE2 et sHLA-G5, ainsi que l’expansion des T-cellules régulatrices.
Techniques d’extraction des cellules souches de la gelée de Wharton
Pour exploiter le potentiel des cellules souches de la gelée de Wharton, elles doivent d’abord être extraites selon les étapes suivantes :
- Prélèvement du cordon ombilical : après obtention du consentement éclairé d’une donneuse, le cordon ombilical est prélevé selon une procédure stérile lors de l’accouchement. Les échantillons font l’objet d’un dépistage des maladies infectieuses.
- Digestion enzymatique : le tissu du cordon ombilical est haché et traité avec des enzymes telles que la collagénase et l’hyaluronidase afin de dégrader la matrice extracellulaire et de libérer les cellules souches.
- Isolement et culture : le tissu du cordon est filtré et les cellules souches sont isolées par centrifugation. Les cellules sont ensuite cultivées dans un milieu de croissance approprié afin d’en augmenter le nombre avant leur utilisation dans la recherche ou dans des thérapies par cellules souches
Les cellules souches de la gelée de Wharton présentent un potentiel remarquable pour faire progresser la médecine régénérative, l’ingénierie tissulaire et l’immunomodulation. Leurs propriétés uniques, associées à une source éthique et accessible, en font une option intéressante pour les chercheurs et les applications cliniques des thérapies par cellules souches au Regeneration Center. À mesure que notre compréhension de ces cellules continue de progresser, leurs applications potentielles et leur impact sur l’amélioration de la santé humaine continueront eux aussi de croître.
Références cliniques publiées
[1] ^ Panta W, Imsoonthornruksa S, Yoisungnern T, Suksaweang S, Ketudat-Cairns M, Parnpai R. Différenciation hépatogénique améliorée de cellules souches mésenchymateuses humaines dérivées de la gelée de Wharton à l’aide d’un protocole en trois étapes. Soutenu par la Suranaree University of Technology (SUT), l’Office of the Higher Education Commission dans le cadre du projet National Research University (NRU) de Thailand, Thailand Research Fund. Int J Mol Sci. 2019 juin 20;20(12):3016. doi : 10.3390/ijms20123016. PMID: 31226809; PMCID: PMC6627410.
[2] ^ Tanthaisong P, Imsoonthornruksa S, Ngernsoungnern A, Ngernsoungnern P, Ketudat-Cairns M, Parnpai R. Différenciation chondrogénique améliorée des cellules souches mésenchymateuses humaines dérivées de la gelée de Wharton du cordon ombilical par des inhibiteurs de GSK-3.Thailand PLoS One. 2017 janv. 6;12(1):e0168059. doi: 10.1371/journal.pone.0168059. PMID: 28060847; PMCID: PMC5217863.
[3] ^Arutyunyan I, Elchaninov A, Makarov A, Fatkhudinov T. Umbilical Cord as Prospective Source for Mesenchymal Stem Cell-Based Therapy. Stem Cells Int. 2016;2016:6901286. doi: 10.1155/2016/6901286. Epub 2016 Aug 29. PMID: 27651799; PMCID: PMC5019943.
[4] ^ Saleh M, Fotook Kiaei SZ, Kavianpour M. Application de cellules souches mésenchymateuses dérivées de la gelée de Wharton chez des patients atteints de fibrose pulmonaire. Stem Cell Res Ther. 2022 févr. 15;13(1):71. doi: 10.1186/s13287-022-02746-x. PMID: 35168663; PMCID: PMC8845364.
[5] ^Günay AE, Karaman I, Guney A, Karaman ZF, Demirpolat E, Gonen ZB, Dogan S, Yerer MB. Évaluation des résultats cliniques, biochimiques et radiologiques après injection intra-articulaire de cellules stromales mésenchymateuses dérivées de la gelée de Wharton chez des patients atteints d’arthrose du genou : étude clinique A prospective. Medicine (Baltimore). 2022 sept. 16;101(37):e30628. doi: 10.1097/MD.0000000000030628. PMID: 36123928; PMCID: PMC9478323.
