Ce cours offre un aperçu complet de la biologie des cellules souches et des processus de régénération chez différents organismes. Il aborde des concepts fondamentaux tels que la définition des cellules souches, les cellules souches embryonnaires et adultes, ainsi que les niches de cellules souches, puis explore des modèles spécifiques de cellules souches tant chez les invertébrés (C. elegans, Drosophila) que chez les vertébrés (cellules souches hématopoïétiques, intestinales, neurales et autres). Le cours examine également les processus de régénération chez divers organismes, la « théorie des cellules souches » du cancer, les méthodes de différenciation des cellules souches embryonnaires et les cellules souches pluripotentes induites (cellules iPS). Les cours comprennent des exposés théoriques complétés par des séances de club de lecture au cours desquelles les étudiants discutent d’articles de recherche primaires sur les thérapies à base de cellules souches et les cellules souches cancéreuses.
Le cours « Cellules souches et régénération » propose une exploration approfondie de la biologie des cellules souches et des mécanismes de régénération chez divers organismes. Les étudiants découvriront les cellules souches embryonnaires et adultes, leurs caractéristiques distinctives, ainsi que les microenvironnements spécialisés (niches) qui régulent leur comportement. Le cours se déroule à travers des analyses détaillées des systèmes de cellules souches chez des modèles invertébrés (C. elegans, Drosophila) et chez les vertébrés, en mettant particulièrement l'accent sur les cellules souches hématopoïétiques, intestinales, musculaires, neurales et germinales.
En nous appuyant sur ces bases, nous aborderons, au cours de la seconde moitié du cours, le thème de la régénération, en comparant les principaux processus régénératifs observés chez les invertébrés (Hydra, Planaria) et les vertébrés (poisson-zèbre, amphibiens). Les étudiants examineront les mécanismes cellulaires sous-jacents à la régénération, notamment la dédifférenciation, la transdifférenciation et la réparation par les cellules souches, tout en explorant la régulation épigénétique et les systèmes d’information positionnelle qui régissent ces processus. La relation entre les cellules souches et le cancer sera également étudiée à travers la « théorie des cellules souches » du cancer, en examinant comment les mécanismes normaux des cellules souches peuvent être détournés lors d’une transformation maligne.
La dernière partie du cours aborde les aspects appliqués de la biologie des cellules souches, notamment les méthodes de différenciation des cellules souches embryonnaires (CSE) en lignées spécifiques, le développement d'organoïdes et la technologie révolutionnaire des cellules souches pluripotentes induites (CSPi). Grâce à des cours magistraux et à des discussions en club de lecture portant sur des articles de recherche originaux, les étudiants peuvent développer leur esprit critique tout en acquérant une meilleure compréhension des thérapies et de la recherche de pointe dans le domaine des cellules souches.
Dans l'ensemble, ce cours met en évidence les liens entre les principes fondamentaux de la biologie cellulaire et moléculaire et leurs applications pratiques en médecine régénérative et dans le traitement des maladies.
À l’issue du cours « Cellules souches et régénération », les étudiants auront acquis une compréhension approfondie de la biologie des cellules souches et des processus de régénération, ce qui leur permettra de définir et de distinguer les différents types de cellules souches, d’expliquer la structure et la fonction des niches chez divers organismes, d’analyser les mécanismes de régulation et les voies de signalisation, et d’évaluer les processus de régénération. Les étudiants seront capables d’évaluer de manière critique la théorie des cellules souches appliquée au cancer, de décrire les méthodes de différenciation des cellules souches et de formation d’organoïdes, d’expliquer les principes de la technologie des cellules souches induites pluripotentes (iPS), et d’analyser la littérature scientifique dans ce domaine. Ces compétences permettront aux étudiants d’intégrer leurs connaissances sur les cellules souches à des concepts plus larges de la biologie du développement et de la médecine, les préparant ainsi à aborder à la fois des questions de recherche fondamentale et des applications thérapeutiques potentielles en médecine régénérative.
À l'issue de ce cours, l'apprenant sera capable de :
– Définir le concept de cellules souches et distinguer les différents types de cellules souches (embryonnaires, adultes, spécifiques à un tissu)
– Expliquer la structure et la fonction des niches de cellules souches chez divers organismes et dans différents types de tissus
– Comparer et opposer les mécanismes de régulation des cellules souches chez différents organismes modèles (C. elegans, Drosophila, vertébrés)
– Analyser le rôle des voies de signalisation clés (Notch, Wnt) dans le maintien et la différenciation des cellules souches
– Distinguer les différents modes de régénération (morphallaxie vs épimorphose) et leurs mécanismes
– Évaluer la « théorie des cellules souches » du cancer et ses implications pour la biologie du cancer
– Décrire les méthodes de différenciation des cellules souches embryonnaires et de formation d’organoïdes
– Expliquer les principes et les applications de la technologie des cellules souches pluripotentes induites (iPS)
– Analyser de manière critique la littérature scientifique primaire dans le domaine de la biologie des cellules souches et de la régénération
– Intégrer les connaissances en biologie des cellules souches à des concepts plus larges de la biologie du développement et de la médecine
Quelques lectures recommandées (mais non obligatoires) :
– Lewis/Tickle/Martinez Arias (éd.) : Principles of Development (6e éd.) – Chapitre 8 (Différenciation cellulaire et cellules souches)
– Siddhartha Mukherjee : The Song of the Cell
– Alfonso Martinez-Arias : The Master Builder
Le cours prendra principalement la forme de cours magistraux, accompagnés de lectures recommandées. À la fin du cours (si le temps le permet), nous organiserons quelques séances de type « journal club ».
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