Des mini-organes dans une boîte de Pétri
Les organoïdes sont des structures tridimensionnelles constituées de cellules adultes qui imitent le tissu d’origine dans l’organisation et la fonction de base. Ils proviennent de cellules souches spécifiques aux tissus, une petite sous-population de cellules qui réside dans chaque organe et peut le régénérer tout au long de la vie. Les systèmes actuels de criblage de médicaments in vitro utilisent des lignées cellulaires dérivées de tumeurs, des cellules primaires ou des animaux, mais aucun d’entre eux n’est parfait. Pour résoudre ce problème, les scientifiques du projet TOXANOID financé par l’UE ont proposé de développer des organoïdes pour l’intestin grêle et le foie qui pourraient être utilisés à des fins de criblage de médicaments. Il s’agit de la première subvention de preuve de concept du CER pour le chercheur Hans Clevers, issue de son projet STEMCELLMARK, qui avait identifié un marqueur moléculaire pour les cellules souches tissulaires dans plusieurs organes. «Sur la base de nos résultats précédents, nous avons été en mesure de développer et d’élargir les organoïdes épithéliaux à partir de cellules souches uniques exprimant le marqueur Lgr5», explique le Dr Helmuth Gehart, membre clé de l’équipe du projet. Exploiter les avantages des organoïdes Les organoïdes présentent un certain nombre d’avantages par rapport aux systèmes in vitro existants. Similaires aux lignées cellulaires, ils sont très expansibles et représentent donc une ressource essentiellement illimitée. Fait important, contrairement aux lignées cellulaires, ils reflètent le tissu sain et contiennent les enzymes nécessaires pour métaboliser les composés pharmacologiques. En outre, ils répondent au manque, à la variabilité de lot à lot et aux défis représentés par la culture in vitro associée aux cellules primaires. En outre, les organoïdes aident à répondre aux problèmes éthiques soulevés par les tests sur les animaux et leur origine humaine évite les résultats faussement positifs ou négatifs en raison des différences d’une espèce à l’autre. Collectivement, ces attributs rendent les organoïdes adaptés aux essais standardisés comme ceux requis pour tester la sécurité et l’efficacité des composés pharmaceutiques. «Les organoïdes ressemblent aux cellules primaires dans leur forme et leur fonction et imitent donc l’organe d’origine. Naturellement, il existe un large éventail d’applications pour ces organes miniatures, allant de la modélisation de la maladie, du développement de médicaments et de la médecine régénérative aux tests de sécurité de nouveaux traitements,» poursuit le Dr Gehart. L’équipe a développé avec succès des systèmes organoïdes pour un certain nombre d’organes, notamment l’intestin grêle, le côlon et le foie. Malgré des différences dans les conditions de culture, ils partagent tous des taux de prolifération élevés et la capacité de former les différentes cellules épithéliales de l’organe parent. Au cours de l’étude, les scientifiques ont démontré la possibilité d’utiliser des évaluations basées sur des organoïdes pour étudier la toxicité des médicaments dans l’intestin et le foie. Les organoïdes ont surpassé les lignées cellulaires, comme les cellules HepG2, et se sont comportés de manière comparable aux cellules primaires, démontrant la capacité à métaboliser les médicaments dans un test in vitro simple et rentable. Les chercheurs ont dû répondre à certains défis associés à la nature tridimensionnelle des organoïdes. Dans ce contexte, ils ont généré un nouvel essai qu’ils ont testé avec des composés toxiques et non toxiques connus et qui a livré des résultats hautement reproductibles. L’avenir des organoïdes Dans l’ensemble, l’étude TOXANOID a prouvé que leur technologie peut surpasser les systèmes in vitro actuels et remplacer une part importante des études toxicologiques sur les animaux. En outre, les organoïdes permettent de comprendre comment les tissus absorbent et dégradent les composés pharmaceutiquement actifs. «Grâce aux résultats de TOXANOID, nous travaillons actuellement sur un autre projet ERC, ORGANOID, qui prévoit d’aller encore plus loin avec nos mini-tripes cultivées,» explique le Dr Gehart. Ce projet vise à déterminer les effets du microbiome et du système immunitaire sur l’intestin en disséquant leurs interactions dans les tissus sains et malades. Enfin, les chercheurs prévoient de se concentrer sur les médicaments mal identifiés par des tests de toxicité conventionnels dans le passé pour promouvoir leur technologie pour le développement de médicaments. Pour ce faire, ils travaillent en étroite collaboration avec des partenaires industriels afin de développer les applications organoïdes pour les maladies génétiques rares comme la fibrose kystique et la médecine personnalisée.
Mots‑clés
TOXANOID, organoïdes, cellules souches, criblage de médicaments
