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Des cellules souches et un tir laser pourraient réparer une dent

Des chercheurs états-uniens ont réussi à réparer naturellement des dents de rongeur en forçant les cellules souches de leurs racines à produire un nouvel ivoire. Réalisée à l'aide d'un simple laser, cette stimulation de cellules est une première. Une avancée remarquable de la médecine régénérative.

Le 06/06/2014 à 11:38 - Futura-Sciences

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Microscopie à balayage électronique colorée présentant la structure des cellules de dents en cours de régénération. La composition de ce nouvel ivoire est d’une ressemblance frappante avec l’originel. Seule son organisation morphologique diffère légèrement. © P. Arany et al.

Les scientifiques savent fabriquer des dents en culture à partir de cellules souches depuis maintenant quelques années. Pour gagner du temps, ils peuvent même les faire pousser dans un être vivant , comme dans le rein. Toutefois, ces techniques sont lourdes, invasives et nécessitent de réimplanter la dent, à sa place, dans la bouche. C’est là que réside le progrès majeur de Praveen Arany et ses collègues des universités de Harvard Cambridge et Boston.

Au tréfonds de chacune de nos dents adultes se cachent ces précieuses cellules souches, celles-là même qui ont la capacité de devenir, par exemple, de l’ivoire. Ce sont elles qui intéressent le dentiste Praveen Arany. Comment réveiller ces cellules ? Comment éviter de devoir les extraire de la bouche d’un patient, pour les lui réimplanter après manipulation en tube à essai ? Les chercheurs mis en évidence, pour la première fois, que le laser à basse puissance dirigé vers la pulpe de la dent, a cet incroyable potentiel.


La comparaison de taille entre une molaire humaine et une dent de rat permet de comprendre la difficulté technique de cette expérience... La pièce de 1 cent, à gauche, mesure 19 mm de diamètre. À noter que la plus petite des deux dents n'est pas celle d'un rongeur ; il s’agit d’une dent humaine réduite à la bonne échelle. © James Weaver, institut Wyss de Harvard

Pourquoi et comment le laser active-t-il les cellules souches ?

Il était inenvisageable d’armer ce laser directement dans la bouche d’une jeune femme étendue dans le fauteuil du dentiste, sans expérience préalable. Praveen Arany a donc testé son procédé sur les molaires de rats vivants et adultes. Une prouesse technique pour ce dentiste ! Après avoir percé l’émail puis l’ivoire de la minuscule dent, il a stimulé la pulpe avec le faisceau lumineux. Il a ensuite rebouché le trou avec une rustine provisoire. Au bout de 12 semaines d’attente, une radiographie àrayon X de haute résolution confirme que l’ivoire se reconstruit ! Il ne fallait pas moins que cette technologie de pointe pour réussir à le caractériser dans une si petite dent.

Cette expérience a été reconduite en boîte de Petri, cette fois-ci sur des cellules souches humaines. L’activation par le laser à faible intensité les a également réveillées. Restait encore à comprendre les mécanismes biologiques impliqués. Les chercheurs ont démontré que la stimulation des cellules souches avait pour pivot un facteur de croissance très répandu dans l’organisme, le TGF-β1. Il est impliqué dans de nombreux processus biologiques comme le développement, le système immunitaireou la cicatrisation.


Coupes histologiques avec deux colorations différentes montrant la formation d'ivoire de reconstruction dans la dent de rat, en condition contrôle et 12 semaines après traitement par laser à basse puissance. Les # jaunes mettent en évidence l'ivoire nouvellement généré. © Harvard’s Wyss Institute and SEAS

Plus précisément, le faisceau lumineux déclenche une véritable réaction en chaîne : il induit des substances nommées ROS (Reactive Oxygen Species), molécules chimiques contenant de l’oxygène qui joue un rôle important dans les fonctions cellulaires. Celles-ci activent alors indirectement les facteurs dormant de croissance TGF-β1 qui, à leur tour, enclenchent la différenciation des cellules souches en ivoire. Toujours en vue d’asseoir ces résultats, l’équipe de recherche a réitéré l’expérience sur des rats, mais génétiquement modifiés. L’animal n’avait plus, dans la pulpe de ses dents, ce fameux facteur de croissance TGF-β1. Comme escompté, l’ivoire ne se régénère pas. Preuve ultime de l’implication majeure de ce TGF-β1 dans la différenciation des cellules souches en ivoire.

Jusqu’à la publication de cette étude dans Science Translational Medicine, l’efficacité clinique des lasers à faible puissance était controversée. Ici, les chercheurs ont montré, sans équivoque possible, l’effet moléculaire qu’il engendre, du moins sur les cellules souches de la pulpe des dents. Si cet outil laser remarquablement simple d’utilisation offre sans doute des solutions dentaires futures innovantes, son usage ne pourrait-il pas être transposé à d’autres cellules souches et à d’autres tissus ? Une médecine régénérative sous un nouvel éclairage.

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