Imaginez si vous pouviez réparer les tissus endommagés de vos organes. C’est à cela que tend la recherche sur les cellules souches, car les cellules souches ont un énorme potentiel pour produire les cellules d’organes comme le foie, le pancréas et l’intestin.
Pendant des décennies, les scientifiques ont tenté d’imiter le chemin que suivent les cellules souches pour former, par exemple, des organes dans des embryons. Cependant, malgré des efforts considérables, il a été très difficile de faire en sorte que les cellules se développent correctement en laboratoire. Mais ils ont peut-être négligé une étape importante et peut-être manqué un autre type de cellules souches, suggère une nouvelle étude de l’Université de Copenhague.
« Très simplement, un certain nombre d’études récentes ont tenté de fabriquer un intestin à partir de cellules souches dans un plat. Nous avons trouvé une nouvelle façon de le faire, une façon qui suit différents aspects de ce qui se passe dans l’embryon. Ici, nous avons trouvé un nouvelle voie que l’embryon utilise, et nous décrivons l’étape intermédiaire que différents types de cellules souches pourraient utiliser pour fabriquer l’intestin et d’autres organes », explique Ph.D. étudiant à Martin Proks, l’un des principaux auteurs de l’étude du Novo Nordisk Foundation Center for Stem Cell Medicine de l’Université de Copenhague (reNEW).
Les chercheurs se sont penchés sur les cellules souches dites pluripotentes et les cellules souches extra-embryonnaires de l’endoderme. Les cellules endodermiques extra-embryonnaires sont une nouvelle lignée de cellules souches que la même équipe de recherche a décrite il y a quelques années. Ils contribuent aux organes intestinaux en étant des cellules de soutien importantes qui fournissent des membranes, nourrissent les membranes et plus encore.
Le chef de groupe et professeur Joshua Brickman de reNEW explique : « Nous avons identifié une voie alternative que les cellules dites extra-embryonnaires peuvent utiliser pour fabriquer des organes intestinaux dans l’embryon. Nous avons ensuite pris nos cellules souches endodermiques extra-embryonnaires et les avons développées en cellules intestinales. structures semblables à des organes dans le plat.
« Mais jusqu’à un passé très récent, les gens supposaient que ces cellules aidaient l’embryon à se développer, puis elles disparaissaient. Qu’elles n’avaient rien à voir avec votre corps. Ainsi, dans cet article, nous avons découvert que si nous dirigeons ces cellules de soutien par cette nouvelle voie alternative, ils formeraient en fait des structures organoïdes », explique Joshua Brickman sur les résultats, qui ont été publiés dans Biologie Cellulaire Nature.
Pourrait améliorer les cellules cultivées en laboratoire
Les chercheurs ont identifié toutes les cellules potentielles candidates pour former des organes associés au tube digestif, tels que le foie, le pancréas, les poumons et l’intestin, en les étiquetant avec un marqueur génétique. Ces mégadonnées sont difficiles à analyser et ont nécessité de nouvelles approches d’analyse innovantes qui ont été développées en collaboration avec des physiciens de l’Institut Niels Bohr.
« Nous avons ensuite identifié les gènes utilisés dans ces cellules. Pour faciliter ce travail, nous avons développé un nouvel outil de calcul pour comparer des grappes de cellules et l’avons utilisé à la fois pour comparer des cellules dans notre propre ensemble de données et en examiner d’autres », explique le professeur agrégé Ala Trusina à l’Institut Niels Bohr.
Afin de se demander si la voie alternative pourrait développer des types de cellules d’organes en laboratoire, les chercheurs se sont mis à utiliser un type différent de cellules souches. Ces cellules souches, qui ont été décrites plus haut dans l’article, proviennent d’une autre partie de l’embryon que les cellules souches pluripotentes, et elles ressemblent au point de départ de la deuxième voie ou voie alternative de formation d’organes.
« Nous avons ensuite utilisé ces cellules souches pour générer des structures ressemblant à des organes intestinaux dans un plat. Les résultats suggèrent que les deux voies pourraient fonctionner. L’utilisation de la voie alternative pourrait aider les cellules cultivées en laboratoire à former des cellules fonctionnelles et à traiter et étudier la maladie », déclare Michaela Rothova, l’un des autres auteurs principaux de l’étude.
Cela pourrait s’avérer une découverte importante, car les scientifiques tentent depuis longtemps de déchiffrer le code sur la façon de développer des cellules souches dans les cellules correctes nécessaires pour un traitement spécifique, ou pour tester des médicaments ou modéliser une maladie.
« Nous n’en sommes pas encore là en termes de fonction, et nous avons des problèmes pour faire mûrir ces cellules. Alors peut-être pouvons-nous résoudre certains de ces problèmes en essayant cette voie alternative ou en combinant la voie alternative avec la voie traditionnelle », conclut Joshua Brickman. chez reNEW.
Michaela Mrugala Rothová et al, Identification de l’intermédiaire central dans la transition de l’endoderme extra-embryonnaire à embryonnaire par transcriptomique unicellulaire, Biologie Cellulaire Nature (2022). DOI : 10.1038/s41556-022-00923-x