Revue

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Contribution des mini-organes à la médecine réparatrice

La médecine réparatrice projette de remplacer les cellules et même les organes déficients. Elle s’appuie sur les progrès réalisés dans la connaissance des cellules souches, des cellules naturellement capables d’entretenir le contenu cellulaire des organes. Ces cellules gardent un caractère embryonnaire et sont capables de se diviser et / ou de se différencier et de donner les différents types cellulaires qui composent l’organe — on parle de cellules pluripotentes. Chez l’adulte, malheureusement, ces cellules sont généralement peu nombreuses et difficiles à cultiver.

Dans les premiers stades du développement de l’embryon, existent de nombreuses cellules souches capables de donner les 200 différents types cellulaires — neurones, cellules musculaires, hépatiques, osseuses, cardiaques, épithéliales… — de l’organisme : on parle de cellules souches embryonnaires multipotentes. Les possibilités offertes par ces cellules sont beaucoup plus grandes mais, là encore, le matériel est limité puisque ces cellules sont prélevées sur des embryons avortés.

Les travaux du prix Nobel japonais Shinya Yamanaka ont ouvert la porte en montrant qu’il est possible de fabriquer des cellules souches embryonnaires pluripotentes, en faisant exprimer par des cellules adultes quatre gènes responsables de l’équilibre entre cellules embryonnaires et cellules adultes. Par cette opération, on rajeunit ces cellules jusqu’à l’état embryonnaire et, dans un second temps, on peut orienter leur vieillissement vers le type cellulaire adulte choisi. Cette seconde opération est maintenant bien contrôlée.

L’apparition des organoïdes

Il y a bien loin entre des cellules et un organe. D’abord, la plupart de ceux-ci sont composés de multiples types cellulaires, et ensuite, les différentes cellules doivent s’organiser pour accomplir leurs fonctions et se relier aux systèmes sanguin et nerveux. On connaît depuis longtemps la capacité d’auto-organisation des cellules. Au début du XXe siècle, Henry Van Peters Wilson (1863-1939) avait noté que des éponges, après dissociation de leurs cellules, avaient la capacité de reformer le tissu initial. De nombreuses expériences, faites avec des tissus embryonnaires de poulet, conduisirent à la même conclusion et elles furent une étape pour comprendre l’embryogenèse, la formation de l’embryon.

Les premières recherches s’efforçaient d’associer différents types cellulaires en les cultivant sur des surfaces planes, dans des puits recouverts de différents matériaux. Mais, de manière surprenante, les cellules souches s’organisent en trois dimensions lorsqu’on leur en laisse la possibilité. C’est ainsi que furent observées la formation de structures cérébrales, réminiscentes du cortex ou de la rétine, mais aussi d’autres organes (schéma 1).

Schéma 1. Complexité des organoïdes

Lecture : les images montrent différents organoïdes observés au microscope après coloration pour montrer l’organisation complexe : A) organoïde de cerveau, des neurones organisés en couches comme dans le cortex cérébral sont visibles en vert, B) organoïde de rein, C) organoïde de poumon.
Source : Clevers Hans, « Modeling Development and Disease with Organoids », Cell, vol. 165, juin 2016, p. 1586-1597.

Différentes définitions des organoïdes circulent, tenant compte de l’origine des cellules et de leur mode d’association. Un consensus établi en 2021 pro...