Des cellules souches chez les Angiospermes

PLAN - Définitions - Cellules souches animales - Cellules souches végétales - Réflexions

Les cellules souches se caractérisent par leur aptitude à la fois : 1) à proliférer en culture, 2) à produire de nouvelles cellules souches (auto-renouvellement), et 3) à engendrer des cellules spécialisées (différenciation). Une cellule souche met en place à chaque mitose une cellule fille dont les caractéristiques sont similaires sinon identiques à celles de la cellule de départ, et une cellule fille destinée à se différencier. cellule souche Cellulec en cours de différenciation

Cellules souches animales Cellules souches embryonnaires (embryon à blastocyte). Totipotentes.Depuis les embryons surnuméraires issus de FIV, clonage à visée thérapeutique, transfert de noyau dans un ovule énucléé. Cellules souches fœtales Prélevées sur des fœtus (IVG). Multipotentes. Ex des cellules souches mésodermiques et nerveuses. Cellules souches adultes Existeraient dans beaucoup de tissus et organes ? Donnent naissance aux diverses lignées cellulaires d’un tissu donné. Au moins pluripotentes.

Potentialités des cellules souches Totipotentes, elles proviennent de l’ovule fécondé et des cellules produites lors des premières divisions embryonnaires. Donnent naissance à tous les types cellulaires, et permettant le développement d'un individu complet. Pluripotentes (cellules ES), une centaine dans le «blastocyte». Mettent en place de très nombreux types tissulaires. Se différencient, se spécialisent, fournissent des cellules nerveuses, sanguines, musculaires, osseuses, mais ne peuvent conduire individuellement à un individu entier. Multipotentes, présentes dans les tissus fœtaux ou adultes, elles conservent une capacité d'auto- renouvellement et peuvent générer un nombre restreint de cellules différenciées. Elles sont en général engagées (déterminées) dans un programme tissulaire spécifique.Exemple: les cellules souches hématopoïétiques (découvertes il y a une trentaine d'années à l'Ontario Cancer Institute) en plusieurs étapes, sont à l'origine des cellules sanguines matures (globules rouges, plaquettes, cellules T et B, macrophages, etc…).

Clonage reproductif en ôtant le noyau d’un ovule dans lequel est réimplanté le noyau d’une cellule adulte, avec des problèmes éthiques chez l’homme. Clonage thérapeutique avec la même technique, mais en arrêtant tôt le développement embryonnaire, utilisé pour corriger génétiquement des cellules et compenser ainsi des déficiences. N écessite donc des cellules pluripotentes ou multipotentes. Thérapie génique resature l’activité d’un gène déficient, ou produit une protéine active. On se sert d’un vecteur (virus par exemple) pour intégrer le gène réparateur dans le patrimoine génétique du patient.

Cellules souches végétales Totipotence Durant le développement embryonnaire, la cellule œuf (zygote) met en place tous les éléments de la future plante. En parallèle, l’albumen se met en place durant la première phase du développement embryonnaire. L’embryon comporte les 2 méristèmes qui serviront à la construction de la plante entière : MAC (méristème apical caulinaire) et MAR (méristème apical racinaire). Dans ces méristèmes existent des cellules particulières : notamment le centre quiescent (QC) bien identifié dans le méristème racinaire. Il est entouré de cellules qui se divisent très régulièrement pour assurer le développement de la racine, les cellules initiales, véritables cellules souches. Des cellules équivalentes existent dans le MAC, mais elles demeurent plus difficiles à détecter, du seul fait de la grande complexité organisationnelle (méristèmes, bourgeons, jeunes feuilles).

(cellules souches) endoderme épiderme péricycle cortex tissus vasculaires centre quiescent (QC) coiffe latérale cellules initiales (cellules souches)

Mise en place du méristème racinaire

Autres types de cellules souches végétales Il est clair pour tous que la mise en place des tissus et organes de la plante entière requiert des méristèmes. Néanmoins, et notamment chez les espèces arborescentes, d’autres ensembles de cellules participent (parfois de façon essentielle) à la construction de la plante. - Méristèmes secondaires 1) cambium (fournit le bois secondaire vers le centre et le liber secondaire vers l’extérieur) 2) le phellogène (formations secondaires péridermiques : liège, phelloderme vers l’intérieur). 3) méristémoïde (méristème secondaire mettant en place les Stomates dans l’épiderme foliaire). - des cellules ayant cessé d’être cyclantes entrent à nouveau dans le cycle cellulaire (mise en place des racines latérales). - Mitoses additionnelles durant la phase destinée à mettre en place les cellules destinées à la reproduction, des divisions cellulaires interviennent dans le tapis, le nucelle, les gamétophytes mâles et femelles. Après lafécondation, la mise en place de l’albumen requiert quelques mitoses.

La construction harmonieuse d’un végétal nécessite - un développement embryonnaire - des systèmes autonomes comme les méristèmes (MAC, MAR), les méristèmes secondaires, - des divisions autonomes de certains types cellulaires. Tous ces systèmes, en apparence autonomes, doivent fonctionner de façon intégrée, coordonnée. Noter la présence de divisions asymétriques, au moins en terme de devenir des cellules filles, par exemple lors de la première division du zygote, pour la formation de l’épiderme, dans les cellules initiales des méristèmes, du cambium, du phelloderme, lors de la première division du gamétophyte mâle, durant l’édification du sac embryonnaire, lors de la formation de l’albumen,……

Mise en place de la racine latérale

Conclusions Les cellules souches, végétales inclues, peuvent être totipotentes (capables de former un embryon ou un organisme entier), multipotentes (capables de former plusieurs types tissulaires, voire un méristème), pluripotentes (capables de former plusieurs types cellulaires). Contrairement aux animaux, une plante comporte peu de types cellulaires, un nombre limité de tissus, mais par contre produit un grand nombre d’organes (feuilles, bourgeons). Les biotechnologies végétales utilisent des cellules susceptibles de se comporter comme des cellules souches.