Définition de la cellule souche
Par définition, la cellule souche est indifférenciée. La différenciation est l'ensemble des modifications permettant à une cellule souche de devenir une cellule spécialisée, ce qui survient selon des conditions spécifiques et selon le milieu autours de la cellule souche. Par opposition à cette dernière, la cellule spécialisée est capable de réaliser une fonction spécifique grâce à un ensemble de caractéristiques acquises pendant la différenciation. Citons comme exemple de cellule différenciée la cellule musculaire. Lors de la différenciation celle ci va s'allonger et acquérir des protéines de contraction que n'a pas la cellule souche, pour pouvoir réaliser la fonction du muscle, comme rapprocher deux segments du squelette.
La niche est l'environnement de la cellule souche. C'est elle qui empêche la cellule de se différencier, qui contrôle sa différenciation, son auto-renouvellement et sa prolifération. Il est important qu'on ait un renouvellement des cellules souches : par exemple si on perdait plein de cellules musculaires et que toutes les cellules souches se différenciaient en cellules musculaires sans créer en parallèle un nouveau stock de cellules souches, il n'y aurait plus de cellules souches pour combler les futures pertes cellulaires. Cet auto-renouvellement se fait grâce à des mitoses asymétriques.
Les trois éléments qui définissent la cellule souche sont donc le fait qu'elle soit indifférenciée, dans une niche, et qu'elle puisse s'auto-renouveler.
On peut classer les cellules souches selon leurs origines : embryonnaire / foetale, adulte ou induite. Les cellules souches embryonnaires ou foetales servent à la formation des tissus durant l'ontogenèse humaine, elles se divisent rapidement, et on les trouve par exemple dans la morula ou dans le clonage. Une législation stricte régit leur utilisation dans la recherche, même si elle est plus permissive au Royaume-Uni. Les cellules souches adultes nous servent à réparer ou à renouveler nos tissus : citons la couche basale de l'épiderme qui permet une régénération totale des cellules superficielles de la peau en quelques semaines, ou encore les cellules souches hématopoïétiques (CSH) qui produisent toutes les cellules du sang qui sont très régulièrement renouvelées. Enfin, dans le cadre de la recherche, en changeant artificiellement la niche d'une cellule somatique différenciée on peut la faire revenir à l'état de cellule souche : on parle de cellule souche pluripotente induite (IPS) ou de re-programmation in vitro. Ces cellules servent de support d'étude en biologie cellulaire pour mieux comprendre le comportement des cellules souches.
La recherche travaille grâce à cela sur de nouvelles thérapies, comme la thérapie génique, c'est à dire modifier le génome des cellules du corps pour traiter une pathologie, ou comme la thérapie cellulaire qui consiste en gros à injecter des cellules traitées en laboratoires pour avoir des effets thérapeutiques.