Organoïdes : des mini-organes créés en laboratoire

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.