Percée dans le domaine des organes artificiels qui forment leurs propres vaisseaux sanguins

Đột phá nội tạng nhân tạo tự hình thành mạch máu

Ces structures, qui simulent le cœur, le foie, les poumons et les intestins, contiennent une variété de types cellulaires et une organisation complexe jamais observées dans les modèles précédents.

Les organoïdes – de minuscules structures cellulaires en 3D – sont utilisés depuis longtemps pour étudier les maladies et tester des médicaments. Cependant, la plupart des organoïdes sont dépourvus de vaisseaux sanguins, ce qui limite leur taille, leur fonction et leur développement. Par exemple, les reins ont besoin de vaisseaux sanguins pour filtrer le sang et les poumons pour les échanges gazeux.

Le mois dernier, deux équipes de recherche indépendantes ont publié dans les revues Science et Cell une méthode pour créer des organoïdes vascularisés à partir de cellules souches pluripotentes, puis ont manipulé leur différenciation pour créer à la fois des tissus organiques et des cellules vasculaires.

« Ces modèles démontrent vraiment la puissance de cette nouvelle approche », a déclaré Oscar Abilez, expert en cellules souches à l'université de Stanford et co-auteur de l'étude sur le cœur et le foie.

Au départ, les équipes de recherche mélangeaient souvent séparément des tissus de vaisseaux sanguins et d'autres tissus dans un « assembloïde » (un modèle en tube à essai combinant de nombreux organoïdes ou autres cellules), mais cette approche ne reproduisait toujours pas entièrement la structure réelle.

Cette avancée majeure est née d'une découverte fortuite : lors de la culture de cellules épithéliales, plusieurs équipes de recherche, dont celle de l'Université du Michigan, ont constaté que les organoïdes généraient spontanément davantage de cellules endothéliales vasculaires. Au lieu de les éliminer, elles ont cherché à reproduire ce phénomène dans des organoïdes intestinaux.

S’appuyant sur cette piste, Yifei Miao et ses collègues de l’Institut de zoologie de l’Académie chinoise des sciences ont tenté de contrôler le développement simultané de cellules épithéliales et de cellules vasculaires dans une même culture. Au départ, cela s’est avéré difficile car les deux types cellulaires nécessitaient des signaux moléculaires opposés pour se développer. Cependant, l’équipe a trouvé un moyen d’ajuster le moment d’ajout des molécules stimulantes, permettant ainsi aux deux types cellulaires de croître de concert.

Par conséquent, les organoïdes pulmonaires, une fois implantés chez des souris, se sont différenciés en de nombreux types cellulaires, notamment des cellules spécifiques des alvéoles, siège des échanges gazeux. Cultivés sur un support 3D, ils se sont auto-organisés en structures de type alvéolaire. Josef Penninger, expert au Centre Helmholtz de recherche sur les infections (Allemagne), a qualifié cette découverte d'avancée intéressante.

De même, Abilez a créé des organoïdes cardiaques contenant des cellules musculaires, des vaisseaux sanguins et des nerfs. Les vaisseaux sanguins formaient de petites ramifications qui serpentaient à travers le tissu. Cette approche a également permis de créer des foies miniatures dotés de nombreux vaisseaux sanguins minuscules.

Cependant, les organoïdes actuels ne reproduisent encore que les premiers stades du développement embryonnaire. Selon Penninger, pour que les organoïdes fonctionnent comme de véritables organes, les scientifiques devront développer des vaisseaux sanguins plus importants, des tissus de soutien et des vaisseaux lymphatiques. Le prochain défi consiste à « ouvrir les valves » des vaisseaux sanguins pour permettre une circulation sanguine réelle. « C’est un domaine incroyablement passionnant », affirme-t-il.

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