Des chercheurs du Centre d’oncologie pédiatrique Princess Máxima et de l’Institut Hubrecht, tous deux situés aux Pays-Bas, ont réussi à générer in vitro modèles cérébraux miniatures – organoïdes – issus de tissus cérébraux fœtaux humains. Contrairement aux essais précédents, dans lesquels les cérébroïdes étaient cultivés à partir de cellules souches pluripotentes ou embryonnaires, la nouvelle technique permet au tissu cérébral de se configurer de manière autonome en structures tridimensionnelles similaires à celles de l’organe réel.
« Les organoïdes sont des groupes multicellulaires créés en laboratoire et capables de se reproduire certaines des fonctions du corps qu’ils représentent », explique Lluís Montoliu, chercheur au Centre National de Biotechnologie (CNB-CSIC) et au CIBERER-ISCIII, dans des déclarations à Science Media Centre. Selon l’article publié dans le magazine celluleles auteurs ont ensuite utilisé l’outil CRISPR-Cas9 pour simuler une tumeur cérébrale dans les organoïdes, le glioblastomeet étudier leur réponse à différents médicaments.
Les échantillons de tissus provenaient de dons de recherche provenant d’avortements dans des hôpitaux néerlandais. Dirigés par les docteurs Delilah Hendriks, Hans Clevers et Benedetta Artegiani, les chercheurs les ont disposés jusqu’à observer la configuration de nouveaux types d’organoïdes cérébraux de qualité et complexité cellulaires supérieures, souligne Montoliu, « capable de reproduire en culture de nombreux types de cellules présents dans un cerveau humain ». Par exemple, ils ont réagi à des signaux provenant de molécules liées au développement de chacune des régions du cerveau.
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Tout cela dans des organoïdes qui Ils n’étaient pas plus gros qu’un grain de riz.. Cependant, sa structure tridimensionnelle contenait différents types de cellules cérébrales intéressantes pour les chercheurs. Notamment, le cellules gliales radiales externes, commun aux humains et à leurs ancêtres évolutionnaires, ce qui a confirmé l’utilité des organoïdes comme modèles médicaux. Les protéines des matrices extracellulaires, « l’échafaudage » des structures qui constituent finalement les organes, ont également été trouvées.
Compte tenu de la capacité des organoïdes à se développer rapidement, l’équipe a ensuite évalué leur potentiel en tant que modèle pour les tumeurs cérébrales. En utilisant l’édition génétique permise par la technique CRISPR-Cas9, ils ont introduit des failles délibérées dans le gène TP53, lié au cancer. Trois mois plus tard, les cellules cancéreuses avaient complètement éradiqué les cellules saines des organoïdes modifiés, ce qui signifiait un avantage de croissance typique de la formation de tumeurs.
La formation de structures cérébrales. Artegiani, Hendriks, Clever
Ensuite, ils ont utilisé CRISPR-Cas9 pour désactiver TP53 et deux autres gènes, PTEN et NF1, liés au glioblastome, la tumeur cérébrale la plus mortelle. Au cours des six mois suivants, les chercheurs ont pu tester l’efficacité de divers médicaments contre les cellules cancéreuses. Ils ont même pu reproduire les mêmes ensembles de mutations comparer les effets de différents traitements contre la même tumeur, ainsi que reproduire les résultats et renforcer les preuves scientifiques. Tournés vers l’avenir, ils proposent d’introduire des paramètres bioéthiques pour déterminer jusqu’où ils peuvent aller dans la création de ces mini-cerveaux humains.
Pourquoi sont-ils nécessaires ?
« Ces structures cellulaires ont connu un grand succès ces dernières années, notamment parce qu’elles ont permis remplacer de nombreuses expériences utilisant des animaux laboratoire », estime Montoliu. « Maintenant, ils ne sont pas équivalents aux organes qu’ils modélisent. Ni en complexité ni en diversité de types cellulaires. À mon avis, l’utilisation d’organoïdes est complémentaire – pas totalement substitutive – aux expérimentations animales, qui restent indispensables. »
« Cette évolution technique et pratique dans la génération d’organoïdes cérébraux est la bienvenue », poursuit le chercheur du CSIC. « On espère que les expériences suivantes nous permettront d’obtenir des organoïdes similaires dérivés de cerveaux fœtaux avec une maladie neurologiquepour évaluer leur intérêt pour l’étude des pathologies qui affectent le système nerveux central, étant donné que celles désormais signalées proviennent de fœtus en principe sains.
Cependant, le chercheur rappelle que les maladies « apparaissent en raison d’un dysfonctionnement de l’organisme, dans son ensemble, avec altérations de l’interaction entre différents organes et tissus, avec des dysfonctionnements de notre système immunitaire. Et tous ces aspects, pour le moment, nous ne pouvons pas les reproduire dans les organoïdes. Par conséquent, « nous continuons à avoir besoin de l’utilisation strictement réglementée d’animaux expérimentaux, qui complètent les progrès des organoïdes comme celui présenté aujourd’hui à la communauté scientifique », conclut-il.
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