Dental Pulp Stem Cells: Isolation, Culture, and Therapeutic Applications

Cellules souches de la pulpe dentaire : isolement, culture et applications thérapeutiques

Les cellules souches de la pulpe dentaire (CSPD) constituent une source facilement accessible de cellules souches mésenchymateuses multipotentes présentant un potentiel considérable en médecine régénérative. Isolées à partir des tissus mous à l’intérieur des dents, les CSPD peuvent être obtenues de manière non invasive à partir de dents extraites, y compris les dents de sagesse retirées systématiquement lors d’interventions dentaires. Ces cellules démontrent une capacité de différenciation en plusieurs lignées, notamment en odontoblastes, en ostéoblastes, en adipocytes, en chondrocytes et en cellules de type neural, ce qui en fait des candidates prometteuses pour diverses applications thérapeutiques, allant de la régénération dentaire à la réparation neurologique.

Points clés

• Les DPSC peuvent être isolées à partir de dents extraites par digestion enzymatique ou par des méthodes de culture d’explant
• Ces cellules expriment des marqueurs de cellules souches mésenchymateuses (CD73, CD90, CD105) tout en étant dépourvues de marqueurs hématopoïétiques
• Les DPSC présentent une capacité de différenciation multipotente vers les lignées ostéogéniques, adipogéniques, chondrogéniques et neurogéniques
• Les conditions de culture optimales permettent d’équilibrer la capacité de prolifération et le maintien des propriétés des cellules souches
• Leurs applications thérapeutiques couvrent la régénération dentaire, la réparation osseuse et le traitement des maladies neurologiques

Publié : 2023 | Dernière révision : mai 2026

Méthodes d’isolement des cellules souches de la pulpe dentaire

Il existe deux méthodes principales d’isolement des cellules souches de la pulpe dentaire (CSPD) : la digestion enzymatique et la culture d’explant (croissance). La digestion enzymatique utilise de la collagénase de type I et de la dispase pour dissocier le tissu pulpaire en suspensions de cellules individuelles, ce qui permet d’obtenir un nombre initial de cellules plus élevé, mais peut affecter les marqueurs de surface cellulaires. La culture d’explant consiste à hacher le tissu pulpaire et à laisser les cellules migrer à partir des fragments de tissu, ce qui permet d’obtenir des cellules dont les propriétés de cellules souches sont potentiellement mieux préservées, mais avec des rendements initiaux plus faibles.

Le protocole de digestion enzymatique commence par l’extraction mécanique du tissu pulpaire de la couronne et de la racine de la dent. Après un lavage dans une solution saline tamponnée au phosphate contenant des antibiotiques, la pulpe est hachée et incubée dans une solution de collagénase de type I (3 mg/mL) et de dispase (4 mg/mL) pendant 1 à 2 heures à 37 °C. La suspension cellulaire obtenue est filtrée à l’aide d’un tamis de 70 μm, centrifugée, puis ensemencée dans un milieu de culture approprié.

Les cellules souches de la pulpe dentaire humaine (hDPSC) sont offertes sous forme de préparations caractérisées et cryoconservées, prêtes à l’emploi pour des applications de recherche. Pour les chercheurs à la recherche de populations de cellules souches dentaires apparentées, les cellules souches du follicule dentaire humain (hDFSC) constituent une source alternative présentant des propriétés de différenciation distinctes. Ces cellules disponibles dans le commerce offrent un matériel de départ normalisé, dont les paramètres de qualité sont documentés.

Optimisation du milieu de culture

La culture standard des DPSC utilise le milieu Eagle modifié alpha (α-MEM) ou le milieu Eagle modifié de Dulbecco (DMEM), enrichi de 10 à 20 % de sérum fœtal bovin et d’antibiotiques. L’ajout au milieu de culture du facteur de croissance basique des fibroblastes (bFGF, 5 à 10 ng/mL) favorise la prolifération tout en pouvant influencer la capacité de différenciation. Le choix du milieu de culture repose sur l’équilibre entre une expansion rapide et le maintien des propriétés des cellules souches.

Les systèmes de culture sans sérum réduisent la variabilité d’un lot à l’autre et l’exposition à des composants xénogéniques pour les applications cliniques. Des milieux définis sans sérum contenant des facteurs de croissance spécifiques, de l’insuline, de la transferrine et du sélénium maintiennent la prolifération et le potentiel de différenciation des DPSC. Le passage de conditions avec sérum à des conditions sans sérum nécessite une adaptation progressive afin d’éviter le stress cellulaire.

Le DMEM constitue un milieu de base standard pour la culture des DPSC. Les combinaisons DMEM/Ham’s F12 offrent des ratios de nutriments modifiés privilégiés par certains chercheurs. Le milieu de congélation CM-1 permet la cryoconservation de stocks de DPSC caractérisés, tandis que le milieu de congélation sans sérum CM-ACF soutient les protocoles de conservation de qualité clinique.

Caractérisation et contrôle de la qualité

Les critères de l’International Society for Cell Therapy (ISCT) définissent les normes minimales pour la caractérisation des cellules souches mésenchymateuses. Les DPSC doivent présenter une adhérence plastique dans des conditions de culture standard, l’expression de marqueurs de surface spécifiques (positives pour CD73, CD90, CD105; négatives pour CD34, CD45 et HLA-DR), ainsi qu’une capacité de différenciation en trois lignées vers les ostéoblastes, les adipocytes et les chondrocytes. Ces critères établissent l’identité des DPSC et les distinguent des autres populations cellulaires.

La cytométrie en flux permet une évaluation quantitative de l’expression des marqueurs de surface au sein des populations de DPSC. Plus de 95 % des cellules devraient exprimer des marqueurs positifs, tandis que moins de 2 % devraient exprimer des marqueurs hématopoïétiques. Les profils des marqueurs de surface peuvent varier en fonction de l’âge du donneur, du type de dent (de lait ou permanente) et du nombre de passages, ce qui souligne l’importance de protocoles de caractérisation normalisés.

Les tests d’unités formant des colonies quantifient la fréquence des cellules souches au sein des préparations de DPSC. Les cellules individuelles ensemencées à une densité clonale présentent une capacité variable à former des colonies, ce qui reflète l’hétérogénéité au sein des isolats primaires. L’efficacité de formation de colonies varie généralement entre 20 et 80 % selon la méthode d’isolement et les conditions de culture; une baisse de cette efficacité à mesure que le nombre de passages augmente indique un épuisement des cellules souches.

Protocoles de différenciation multilignée

La différenciation ostéogénique utilise un milieu d’induction standard contenant de la dexaméthasone (10 nM), du β-glycérophosphate (10 mM) et de l’acide ascorbique (50 μg/mL) dans un milieu de base. Après 14 à 21 jours d’induction, le dépôt de matrice minéralisée est détecté par coloration à l’alizarine rouge ou selon la méthode de von Kossa, et l’expression des gènes ostéogéniques (RUNX2, ostéocalcine, ostéopontine) confirme la différenciation. La capacité ostéogénique des DPSC est à la base d’applications en ingénierie tissulaire osseuse et en régénération dentaire.

La différenciation adipogénique utilise un milieu contenant de la dexaméthasone (1 μM), de l’insuline (10 μg/mL), de l’indométacine (200 μM) et de la 3-isobutyl-1-méthylxanthine (0,5 mM). L’accumulation de gouttelettes lipidiques après 14 à 21 jours est mise en évidence par une coloration à l’Oil Red O. La capacité adipogénique des DPSC est généralement inférieure à celle des CSM dérivées de la moelle osseuse, ce qui reflète leur origine développementale issue de la crête neurale.

La différenciation neurogénique distingue les DPSC des autres sources de CSM en raison de leur origine dans la crête neurale. Les protocoles d’induction utilisant des facteurs neurotrophiques (BDNF, NGF, NT-3) et l’acide rétinoïque favorisent une morphologie de type neuronal et l’expression de marqueurs neuronaux (β-III-tubuline, NeuN, MAP2). Ce potentiel neurogène ouvre la voie à des applications dans le traitement des maladies neurodégénératives et la régénération nerveuse.

Publié : 2023 | Dernière révision : mai 2026

Comparaison avec d’autres sources de cellules souches mésenchymateuses

Les DPSC offrent plusieurs avantages par rapport aux CSM dérivées de la moelle osseuse, notamment un prélèvement non invasif, des taux de prolifération plus élevés et un potentiel neurogène accru. Cependant, les CSM de la moelle osseuse restent mieux caractérisées pour de nombreuses applications thérapeutiques, avec des données cliniques plus complètes sur leur innocuité. Une comparaison directe des performances des DPSC et des CSM de la moelle osseuse (BM-MSC) dans différentes applications guide le choix de la source en fonction d’objectifs thérapeutiques spécifiques.

Les cellules souches mésenchymateuses humaines issues de la moelle osseuse (HMSC-BM) constituent la source de référence pour les études comparatives. Les cellules souches mésenchymateuses humaines – tissu adipeux constituent une autre source accessible présentant des propriétés distinctes. Les cellules souches mésenchymateuses humaines – gelée de Wharton du cordon ombilical représentent une source de CSM plus jeune, dont le potentiel pourrait être accru.

Les cellules souches issues de dents de lait exfoliées humaines (SHED) constituent une population apparentée de cellules souches dentaires présentant des taux de prolifération plus élevés que les DPSC dérivées de dents permanentes. L’exfoliation naturelle des dents de lait offre une occasion non invasive de prélever des cellules souches pédiatriques en vue de leur conservation. Les SHED présentent une différenciation ostéogénique et odontogénique accrue par rapport aux DPSC adultes.

Applications thérapeutiques

La régénération dentaire constitue l’application la plus directe des DPSC, tirant parti de leur capacité de différenciation odontogénique. Des études précliniques démontrent la formation de dentine, la régénération du tissu pulpaire et le développement de la structure dentaire complète sous l’action des DPSC. Des essais cliniques évaluant l’implantation de DPSC autologues pour la régénération pulpaire montrent des résultats prometteurs dans des dents permanentes matures présentant une pulpe nécrotique.

Les applications en ingénierie tissulaire osseuse exploitent la capacité ostéogénique des DPSC pour des indications craniofaciales et orthopédiques. Les DPSC ensemencées sur des échafaudages biocompatibles génèrent du tissu osseux minéralisé in vivo. L’origine des DPSC dans la crête neurale crânienne pourrait offrir des avantages pour la régénération osseuse craniofaciale par rapport aux CSM dérivées du mésoderme.

Les applications neurologiques tirent parti du potentiel neurogénique des DPSC et de leur sécrétion de facteurs neurotrophiques. Des études précliniques démontrent une amélioration induite par les DPSC dans des modèles d’AVC, de lésions de la moelle épinière et de lésions des nerfs périphériques. Le mécanisme implique à la fois un remplacement cellulaire et des effets paracrines par la sécrétion du facteur de croissance nerveux, du facteur neurotrophique dérivé du cerveau et d’autres neurotrophines.

Assurance de la qualité et conservation

La conservation à long terme des DPSC nécessite des protocoles normalisés garantissant la viabilité et la fonction des cellules après décongélation. La congélation à vitesse contrôlée avec un milieu de cryoconservation contenant du DMSO protège les cellules pendant la congélation et l’entreposage. Une viabilité post-décongélation supérieure à 80 % et le maintien de l’expression des marqueurs de surface confirment la réussite de la cryoconservation.

L’authentification des lignées cellulaires par profilage STR permet d’établir l’identité du donneur et de distinguer les préparations de DPSC provenant de différents individus. Les tests de dépistage des mycoplasmes garantissent l’intégrité de la culture tout au long des procédures d’expansion et de conservation. Ces mesures de contrôle de la qualité sont essentielles pour la préparation de DPSC de qualité clinique.

La documentation du nombre de passages permet de suivre les doublements cumulatifs de la population et facilite la comparaison entre les expériences. Les DPSC conservent leurs propriétés de cellules souches jusqu’à environ 3 à 7 passages, des marqueurs de sénescence apparaissant à des passages plus élevés. La mise en banque de stocks de passages précoces préserve le potentiel thérapeutique en vue d’une utilisation future.

Conclusion

Les cellules souches de la pulpe dentaire constituent une source de cellules souches multipotentes facilement accessible et dotée d’un potentiel thérapeutique important. Des protocoles normalisés d’isolement, de culture et de caractérisation garantissent une qualité cellulaire constante dans les applications de recherche et cliniques. L’origine unique des DPSC, issue de la crête neurale, leur confère des capacités de différenciation distinctes de celles d’autres sources de CSM, en particulier vers les lignées neurogéniques. La poursuite du développement clinique permettra d’établir les DPSC comme des outils précieux dans les applications de médecine régénérative couvrant les indications dentaires, squelettiques et neurologiques.