Régénération et renouvellement épithélial

Les épithéliums comptent parmi les tissus à renouvellement le plus rapide de l'organisme. Étant situés sur des surfaces exposées, leurs cellules sont continuellement perdues et doivent être remplacées, un processus orchestré par des cellules souches et progénitrices résidentes. Ce renouvellement maintient l'intégrité de la barrière tout en permettant au tissu de se réparer après une lésion, et le taux de renouvellement varie considérablement d'un épithélium à l'autre.

Definition

La régénération et le renouvellement épithélial désignent le remplacement continu des cellules épithéliales perdues d'une surface par la prolifération et la différenciation de cellules souches et progénitrices résidentes, ce qui maintient l'homéostasie tissulaire et permet la réparation.

Scope

Ce sujet aborde le concept de renouvellement épithélial, les systèmes de cellules souches et progénitrices qui le soutiennent (avec la crypte intestinale et l'épiderme comme modèles bien étudiés), l'équilibre entre prolifération et différenciation qui assure l'homéostasie, ainsi que la réparation après une lésion. Ces informations sont présentées comme du matériel de référence en histologie et en biologie cellulaire, et non comme des recommandations cliniques.

Core questions

• Pourquoi les épithéliums ont-ils besoin d'un renouvellement continu, et à quelle vitesse se produit-il ?
• Où sont localisées les cellules souches épithéliales dans des tissus tels que l'intestin et la peau ?
• Comment l'équilibre entre prolifération et différenciation est-il maintenu ?
• Comment la réparation épithéliale après une lésion est-elle liée au renouvellement normal ?

Key concepts

• Taux de renouvellement tissulaire
• Cellules souches et cellules progénitrices à amplification transitoire
• Axe crypte-villosité intestinale
• Couche basale de l'épiderme comme compartiment de cellules souches
• Équilibre entre prolifération et différenciation (homéostasie)
• Réparation après une lésion
• Organoïdes de cellules souches (structures crypte-villosité in vitro)

Key theories

Théorie unitaire (à origine unique) du renouvellement épithélial intestinal

Cheng et Leblond ont proposé que les différents types de cellules différenciées de l'épithélium de l'intestin grêle dérivent tous d'une population commune de cellules souches située dans la crypte, un modèle ultérieurement étayé par l'identification des cellules souches des cryptes.

Mechanisms

Dans les épithéliums en renouvellement, les cellules souches situées dans un compartiment défini se divisent pour produire des progéniteurs à amplification transitoire qui prolifèrent puis se différencient à mesure qu'ils migrent vers la surface, où les cellules matures sont éliminées. Cheng et Leblond (1974) ont proposé la théorie unitaire selon laquelle les cellules différenciées de l'épithélium de l'intestin grêle partagent une origine cryptique commune ; des travaux ultérieurs ont identifié les cellules colonnaires de la base des cryptes exprimant Lgr5 comme étant les cellules souches résidentes (Barker et al., 2007), et de telles cellules uniques peuvent générer des organoïdes crypte-villosité auto-organisés en culture (Sato et al., 2009). Dans l'épiderme, les cellules souches de la couche basale assurent le remplacement ascendant continu de l'épithélium stratifié (Blanpain et Fuchs, 2009). L'activité tout au long de la vie de ces systèmes de cellules souches relie également l'homéostasie épithéliale au vieillissement et au cancer (Rossi et al., 2008).

Clinical relevance

Les épithéliums à renouvellement rapide sont sensibles aux agressions qui ciblent les cellules en division, et un renouvellement désordonné est pertinent pour la cicatrisation des plaies et pour le cancer, qui survient souvent dans les épithéliums à fort renouvellement. Ces liens sont présentés comme un contexte biologique et ne sont pas destinés à servir de conseils diagnostiques ou thérapeutiques.

Evidence & guidelines

Le concept de renouvellement cellulaire présenté ici repose sur des études de marquage classiques et sur la biologie moderne des cellules souches, y compris l'identification des cellules souches des cryptes par traçage de lignage et les expériences d'organoïdes (Cheng et Leblond, 1974 ; Barker et al., 2007 ; Sato et al., 2009 ; Blanpain et Fuchs, 2009).

History

Des études de marquage autoradiographique du milieu du XXe siècle ont révélé que les épithéliums, tels que la muqueuse intestinale, se renouvellent continuellement et ont conduit Cheng et Leblond (1974) à la théorie unitaire d'une cellule souche cryptique commune. L'identité moléculaire de ces cellules souches a été établie en 2007 avec le marqueur Lgr5 (Barker et al., 2007), et la démonstration en 2009 que des cellules souches uniques forment des organoïdes (Sato et al., 2009) a ouvert une nouvelle approche expérimentale du renouvellement épithélial.

Key figures

• Charles Leblond
• Hazel Cheng
• Hans Clevers
• Nick Barker
• Elaine Fuchs

Seminal works

• cheng-leblond-1974
• barker-2007
• sato-2009

Frequently asked questions

À quelle vitesse l'épithélium intestinal se renouvelle-t-il ?

La muqueuse de l'intestin grêle est l'un des tissus à renouvellement le plus rapide de l'organisme ; chez l'homme, ses cellules de surface sont généralement remplacées en quelques jours, les nouvelles cellules étant produites par les cellules souches à la base des cryptes.

Où se trouvent les cellules souches qui renouvellent l'épiderme de la peau ?

Les cellules souches de la couche basale de l'épiderme (et des structures associées telles que les follicules pileux) se divisent pour remplacer les cellules continuellement éliminées de la surface de la peau, assurant ainsi le maintien de l'épithélium stratifié.