Les cellules souches prennent racine

Aparna est une rédactrice scientifique indépendante qui poursuit un doctorat en bioinformatique et en génomique à l'Université Harvard. Elle utilise sa formation multidisciplinaire pour trouver à la fois la science de pointe et l'humain...

À mesure qu’elles consomment des collations sucrées et des acides corrosifs, les dents peuvent subir de nombreux dommages. En particulier, lorsque des bactéries rusées se faufilent au-delà de la couche externe protectrice de la dent, elles peuvent pénétrer dans la pulpe dentaire qui vit en son cœur. Ces résidents indésirables déclenchent une inflammation – plus reconnaissable pour nous comme une douleur brûlante et un gonflement.

Mais les dents ne sont pas sans défense. Ils peuvent combattre des infections mineures et réparer certains dégâts. "La pulpe dentaire a la capacité de se réparer et de se régénérer, mais elle est très limitée", a déclaré Sriram Ravindran, bio-ingénieur à l'Université de l'Illinois à Chicago. "Ce ne sont pas des cellules toute-puissantes."

Cette capacité de régénération provient des cellules souches enfouies dans la pulpe dentaire. Ces cellules peuvent se transformer en différents types de cellules nécessaires à une pulpe dentaire saine, mais elles ne disposent pas toujours de suffisamment de jus pour restaurer les tissus endommagés par une infection ou une autre blessure. Lorsque l’infection progresse trop loin, une intervention dentaire est nécessaire. Cela peut impliquer une procédure telle qu'un traitement de canal pour éliminer les bactéries et remplir la dent, ou une extraction dentaire.

«[Avec un traitement de canal], vous vous débarrassez des tissus mous de la pulpe dentaire et vous les remplacez par un matériau inorganique», a déclaré Ana Angelova Volponi, dentiste et biologiste régénératrice au King's College de Londres. "Mais à ce moment-là, la dent perd toute forme de vitalité."

Plutôt que d'extraire les dents ou de les remplir de polymères, les scientifiques recherchent des moyens de canaliser le pouvoir régénérateur des dents vers une solution biologique contre la perte des dents. Avec l'aide de cocktails de molécules biologiques, d'échafaudages soigneusement conçus et de systèmes d'administration biologiquement inspirés, ils espèrent élargir la boîte à outils du clinicien pour réparer non seulement les dents, mais également d'autres parties dégénératives du corps.

Les cellules souches ne se trouvent pas uniquement dans la pulpe dentaire ; ils se trouvent également dans les gencives, dans l'os alvéolaire qui ancre les dents et même dans les fines fibres qui maintiennent la dent bien positionnée dans l'os. Les cellules souches de différentes parties de la bouche peuvent avoir des propriétés légèrement différentes : certaines peuvent se diviser plus rapidement, tandis que d’autres sont plus susceptibles de régénérer certains tissus (1).

À première vue, les cellules souches dentaires ressemblent remarquablement aux cellules souches extraites de la moelle osseuse. Elles sont en grande partie classées comme cellules souches mésenchymateuses et, même si elles ne peuvent pas régénérer tous les types de cellules, elles ont encore de nombreuses voies possibles.

"L'environnement extracellulaire dans lequel résident les cellules souches détermine ce qui arrive à ces cellules", a déclaré Ravindran. À l’intérieur de la dent, elles sont en passe de devenir diverses cellules de la pulpe dentaire. Mais la bonne combinaison de molécules et de signaux génétiques peut changer cette voie, les transformant en n’importe quoi, des os à la graisse.

Les scientifiques imaginent une façon de réparer une dent endommagée en introduisant des cellules souches dans la dent et en leur donnant les bons signaux pour régénérer les cellules endommagées. La partie délicate est de savoir exactement quels facteurs conduiront à ce résultat ; après tout, faire pousser une boule de graisse dans une alvéole dentaire ne serait pas utile.

Angelova Volponi a mesuré les niveaux d'expression de différents gènes lorsque les cellules souches se développent normalement dans la dent ou lorsqu'elles sont matraquées par des molécules de signalisation du développement dans des laboratoires artificiels. Cette approche pourrait identifier les molécules clés qui transforment une cellule souche en, par exemple, une cellule qui produit de la dentine, l'une des couches externes dures de la dent. Elle réfléchit également à la manière de modifier génétiquement les cellules souches pour accroître leurs capacités de cicatrisation.

Ravindran, en revanche, a adopté une approche de « boîte noire ». Il se concentre sur les exosomes, de minuscules paquets de molécules d’ARN et de protéines libérées par les cellules et absorbées par d’autres cellules. "C'est ce que l'on pourrait appeler des facteurs pour la communication de cellule à cellule", a déclaré Ravindran. Les exosomes de cellules particulières – les cellules osseuses, par exemple – peuvent demander aux cellules souches de se transformer en cellules du même type. Avec cette stratégie, Ravindran n'a pas besoin de déterminer manuellement chaque facteur impliqué dans la différenciation ; les cellules les ont déjà emballées dans des exosomes.