La différenciation des cellules est un procédé dans lequel une cellule générique se développe en un type particulier de cellule en réponse à des déclencheurs spécifiques du corps ou de la cellule elle-même. C'est le processus qui permet à un zygote unicellulaire se développer en un organisme adulte multicellulaire qui peut contenir des centaines de différents types de cellules. En plus d'être essentiel au développement embryonnaire, la différenciation cellulaire joue également un rôle dans la fonction de nombreux organismes, en particulier les mammifères complexes, tout au long de leur vie.
Quand une seule cellule a la capacité de se développer en n'importe quel type de cellule, il est connu comme totipotentes. Chez les mammifères, le zygote et l'embryon durant les premiers stades de développement sont totipotentes, par exemple. Des cellules qui peuvent se différencier en plusieurs types cellulaires différents, mais pas tous, sont considérées comme pluripotentes. Dans les deux cas, le noyau est le même, contenant toutes les informations génétiques nécessaires pour coder l'organisme entier, mais seulement certains gènes sont activés.
Quand un embryon se développe, la différenciation cellulaire est essentielle, car elle permet à l'organisme en développement pour créer de nombreux types de cellules nécessaires, à partir de neurones qui composent le cerveau des cellules épidermiques qui créeront les couches supérieures de la peau. Une fois mature, l'organisme aura cellules germinales, des cellules somatiques et les cellules souches adultes. Les cellules germinales sont des cellules haploïdes qui sont utilisés pour la reproduction, tandis que les cellules somatiques constituent la majorité des cellules dans le corps, avec plus de 250 types connus de cellules dans le corps humain seul.
Les cellules souches adultes qui sont capables de s'engager dans la différenciation des cellules se trouvent dans plusieurs régions du corps. Un des sites les plus importants pour les cellules souches adultes est la moelle osseuse. Les cellules souches de la moelle osseuse ont la capacité de se développer en différents types de cellules de sang pour répondre à la demande de l'organisme de sang neuf. Le solde de cellules sanguines dans le corps signale la moelle osseuse à produire plus ou moins à un moment donné de garder les proportions appropriées.
Certains organismes sont capables de dédifférenciation, dans lequel les cellules spécialisées deviennent de plus fondamental. Ce processus est impliquée dans la régénération des membres chez les animaux qui sont capables de cet exploit, avec les cellules de base de différenciation de nouveau pour construire les tissus nécessaires, les os et d'autres types de cellules pour le remplacement. Les processus exactes de la différenciation cellulaire et la dédifférenciation sont pas entièrement comprises, bien que les chercheurs ont étudié des cellules capables de tels exploits largement, que les mécanismes de ce processus pourrait avoir des implications importantes pour le domaine médical.