Cellules souches embryonnaires humaines et iPS : Une source fiable d’hépatocytes fœtaux

Abstract

La transplantation d’hépatocytes est considérée comme une alternative à la transplantation d’organes pour le traitement de maladies métaboliques notamment. Cependant, en raison des difficultés de disposer d’un grand nombre d’hépatocytes, de nouvelles sources de cellules ont été envisagées. Ces cellules peuvent être d’origine hépatique (cellules souches hépatiques) ou extra-hépatique, telles les cellules souches mésenchymateuses ou les cellules souches pluripotentes (cellules souches embryonnaires humaines [CSEh] ou iPS). Nous avons mis au point une méthode de différenciation des CSEh en hépatocytes fœtaux. Les conditions de différenciation qui reproduisent les étapes majeures du développement embryonnaire du foie sont établies en milieu défini, sans ajout de produit d’origine animale ou indéterminée. Les cellules obtenues expriment de nombreux marqueurs d’hépatocytes fœtaux (cytochrome p450 3A7, albumine, alpha-1-antitrypsine, etc.). Elles sont capables d’assurer des fonctions spécifiques des hépatocytes (métaboliser l’ammonium, excréter le vert d’indocyanine), et enfin de se développer et d’exprimer des protéines hépatiques deux mois après transplantation dans le foie de souris nouveau-nés immunodéficientes (uPAxrag2γc −/− ). Nous avons également démontré que ce protocole s’appliquait également aux iPS, et les études dans les modèles animaux nous permettront de comparer le potentiel in vivo de ces deux sources de cellules pluripotentes. Seules des approches précliniques effectuées chez le primate permettront de valider une éventuelle application à l’homme.

Hepatocyte transplantation is considered as an alternative to organ transplantation in particular for the treatment of liver metabolic diseases. However, due to the difficulties to obtain a large number of hepatocytes, new sources of cells are needed. These cells could be either of hepatic origin (hepatic stem cells) or extrahepatic such as mesenchymal stem cells or pluripotent stem cells (human embryonic stem cells [hESC] or iPS). We developed a new method to differentiate hESCs into fetal hepatocytes. These conditions recapitulate the main liver developmental stages, using fully defined medium devoid of animal products or unknown factors. The differentiated cells express many fetal hepatocytes markers (cytochrome P450 3A7, albumin, alpha-1-antitrypsin, etc.). The cells display specific hepatic functions (ammonia metabolism, excretion of indocyanin green) and are capable to engraft and express hepatic proteins two months after transplantation into newborn uPA x rag2γc −/− mouse liver. We have also showed that this approach is transposable to human iPS, and further studies on animal models will allow us to compare the in vivo potential of these two sources of pluripotent cells. Finally, only studies on large animals such as nonhuman primates will validate an eventual clinical application.