Corps et santé

Organoïdes : des mini-organes créés en laboratoire

Au laboratoire, une main gantée de bleu ouvre un récipient où sont cultivées des cellules pour y pipeter du milieu nutritif

Une chercheuse en train de « nourrir » les cellules en milieu stérile. Image : Can Stock Photo / MartinPolak

À l’œil nu, ce ne sont que de petits grumeaux dans un liquide nutritif, mais en réalité, ils sont constitués d’un système complexe de cellules spécialisées et auto-organisées : les organoïdes jouent un rôle de plus en plus important dans la recherche médicale.

Qu’est-ce qu’un organoïde ?

Le mot « organoïde » est dérivé de deux mots grecs signifiant « organe » et « forme », il désigne donc quelque chose « en forme d’organe ». Et c'est précisément ce que l'on entend par là : les organoïdes sont des amas de cellules que l’on cultive en laboratoire, principalement à partir de cellules souches ou d'autres cellules. Ils développent de façon autonome différents types de cellules spécifiques à un organe et peuvent ainsi reproduire les structures et les fonctions d’un véritable organe. Selon le type, l’organoïde peut atteindre une taille allant d'un grain de sel à quelques millimètres. Bien sûr, les mini-organes ne sont pas du tout de véritables organes complets. Ils offrent néanmoins aux scientifiques une très bonne possibilité d'étudier en laboratoire le développement des organes ou différentes maladies en dehors du corps humain. 

D’où viennent les organoïdes ?

La biopsie consiste à prélever un échantillon de tissu sur un animal ou une personne. Cela peut être un morceau de peau, quelques millilitres de sang ou un petit morceau d’un autre tissu. L’essentiel est que les cellules prélevées soient vivantes.

À l’aide d’un mélange spécifique de différentes molécules de signalisation, les chercheuses et les chercheurs du laboratoire peuvent indiquer aux cellules qu’elles doivent passer à un stade de développement particulièrement polyvalent, le stade de cellule souche pluripotente. Ce procédé est appelé la reprogrammation, et les cellules qui en résultent sont appelées cellules souches pluripotentes induites. À ce stade, les anciennes cellules de la peau ou du sang perdent leur spécificité, mais acquièrent en revanche la faculté de se développer en presque tous les types de cellules imaginables du corps. Les cellules souches induites ne sont pas les seules à être pluripotentes, les cellules souches embryonnaires le sont aussi. On utilise cette propriété pour reprogrammer les cellules de manière à ce qu’elles se développent en un type de cellule souhaité d’un organe donné.

Tu pourras en apprendre plus sur les différents types de cellules souches en lisant l’article sur les cellules souches.

Que se passe-t-il au laboratoire ?

Culture d'organoïdes dans une plaque multi-puits
Boîte de culture contenant des organoïdes

Organoïdes cérébraux âgés de quelques semaines, visibles à l'œil nu sous forme de petits amas de cellules dans le milieu nutritif. Images: Marion Horrer

Les cellules souches pluripotentes sont « nourries » plusieurs fois par semaine avec un milieu nutritif spécial pendant des jours ou des semaines. Ce milieu de culture contient des éléments nutritifs tels que des sucres, des graisses, des protéines, des vitamines et des sels minéraux - c'est-à-dire des substances que nous, êtres humains, apportons quotidiennement à notre corps par notre alimentation. De plus, un mélange de facteurs de croissance spéciaux, spécifique au développement d’un certain groupe de cellules, est ajouté au milieu nutritif. Par exemple, on peut simuler l’environnement qui prédomine lors du développement du cerveau. Les cellules souches modifient alors leur programmation et se différencient d’abord en cellules précurseurs immatures, puis, après plusieurs semaines, en différents types de cellules du système nerveux. Ce n’est que si les bonnes molécules de signalisation sont ajoutées au bon moment que les neurones, astrocytes, oligodendrocytes et autres cellules cérébrales peuvent se développer et qu’une structure similaire à celle du cerveau se forme dans l’organoïde. Afin que les organoïdes « se sentent » comme à l’intérieur du corps, ils sont maintenus à la température corporelle (soit 37°C). Un mini-cerveau, un organoïde cérébral, s'est maintenant formé à partir de quelques milliers de cellules souches au départ.

Comme le développement du cerveau humain se poursuit jusqu’à l’âge adulte, il n’est pas rare que les organoïdes cérébraux soient cultivés pendant des mois, voire un an, afin de simuler et d’étudier les stades de développement ultérieurs. Ils atteignent ainsi une taille de quelques millimètres avec une structure toujours plus élaborée. Pour d’autres organes de notre corps, comme le cœur, le développement est beaucoup plus rapide, de sorte que les organoïdes cardiaques cultivés au laboratoire commencent à battre et à présenter des fonctions similaires à celles du cœur au bout de quelques jours seulement.

Comme ces mini-organes sont cultivés in vitro, c’est-à-dire en dehors d’un organisme, et ne possèdent donc pas de système immunitaire propre, il est extrêmement important de travailler de manière très propre et stérile. Si des bactéries, des champignons ou d’autres germes infectaient la culture d’organoïdes en raison d’un travail malpropre, les cellules, et donc l’organoïde mûri pendant des semaines ou des mois, mourraient.

Quels types d'organoïdes existe-t-il ?

Outre les organoïdes cérébraux et cardiaques mentionnés, il est possible de cultiver des mini-organes pour presque tous les autres organes de notre corps. Différentes molécules de signalisation dans le milieu de culture permettent de faire se différencier les cellules souches en organoïdes de l'estomac, de l'intestin, du rein, du foie, de l’œil, du sein, de l’oreille ou des vaisseaux. Les différents modèles d’organoïdes se différencient par leur complexité et leur similitude avec les véritables organes. Les chercheuses et les chercheurs s’efforcent de cultiver les différents modèles de manière à ce qu'ils ressemblent le plus possible aux véritables organes, afin qu'à l'avenir, les mini-organes puissent être utilisés à la place des vrais organes pour étudier les maladies ou les médicaments.

Texte: Marion Horrer et Rédaction SimplyScience.ch

Dernière modification: 25.01.2023
Créé: 25.01.2023
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