Votre intestin a un travail évident : Il transforme la nourriture que vous mangez. Mais il a une autre fonction importante : Il vous protège des bactéries, virus ou allergènes que vous ingérez en même temps que ces aliments. “La partie la plus importante du système immunitaire chez l’homme est le tube digestif, et notre plus grande exposition au monde est ce que nous mettons dans notre bouche”, explique Michael Helmrath, chirurgien pédiatrique au centre médical de l’hôpital pour enfants de Cincinnati, qui traite les patients atteints de maladies intestinales.
Parfois, ce système fonctionne mal ou ne se développe pas correctement, ce qui peut entraîner des maladies gastro-intestinales telles que la colite ulcéreuse, la maladie de Crohn et la maladie cœliaque, qui sont toutes en augmentation dans le monde. L’étude de ces affections chez les animaux ne peut pas tout nous apprendre, car leur régime alimentaire et leur système immunitaire sont très différents des nôtres.
À la recherche d’une meilleure méthode, la semaine dernière, Helmrath et ses collègues ont annoncé dans le journal Nature Biotechnology qu’ils avaient transplanté de minuscules boules tridimensionnelles de tissu intestinal humain chez des souris. Après plusieurs semaines, ces sphères – appelées organoïdes – ont développé des caractéristiques clés du système immunitaire humain. Ce modèle pourrait être utilisé pour imiter le système intestinal humain sans avoir à faire des expériences sur des patients malades.
L’expérience constitue une suite spectaculaire de 2010, lorsque des chercheurs de l’hôpital pour enfants de Cincinnati sont devenus les premiers au monde à créer un organoïde intestinal fonctionnel, mais leur modèle initial était une version plus simple dans une boîte de laboratoire. Quelques années plus tard, dit Helmrath, ils ont réalisé que “nous avions besoin qu’il ressemble davantage à un tissu humain.”
Dans d’autres pays, les scientifiques cultivent des répliques miniatures similaires d’autres organes humains, notamment le cerveau, les poumons et le foie, afin de mieux comprendre comment ils se développent normalement et comment les choses se dérèglent et donnent lieu à des maladies. Les organoïdes sont également utilisés comme avatars humains pour les tests de médicaments. Comme ils contiennent des cellules humaines et présentent certaines des mêmes structures et fonctions que les organes réels, certains chercheurs pensent qu’ils constituent un meilleur substitut que les animaux de laboratoire.
“Il est extrêmement important, lorsque nous essayons de créer ces plates-formes pour tester l’efficacité et les effets secondaires des médicaments dans des modèles de tissus humains, de nous assurer que nous sommes aussi proches et aussi complets que le tissu dans lequel le médicament fonctionnera finalement dans notre corps humain. L’ajout du système immunitaire en est donc un élément important”, explique Pradipta Ghosh, directeur du Humanoid Center of Research Excellence de l’école de l’université de Californie à San Diego, qui met au point des organoïdes humains pour cribler et tester les médicaments. Ghosh n’a pas participé à l’étude.
Pour faire pousser l’organoïde, les scientifiques ont commencé par des cellules souches pluripotentes induites, créées à partir de cellules humaines matures prélevées dans le sang ou la peau. Elles ont la capacité de se transformer en n’importe quel type de tissu corporel. En donnant aux cellules souches un cocktail moléculaire spécifique, l’équipe les a amenées à se transformer en cellules intestinales. Après 28 jours de croissance dans un plat, les cellules ont formé des sphères de tissu de quelques millimètres de diamètre.
L’équipe a soigneusement transplanté ces sphères chez des souris qui avaient été génétiquement modifiées pour supprimer leur propre système immunitaire afin que le tissu organoïde ne soit pas rejeté. (Les chercheurs ont transplanté l’organoïde intestinal à côté des reins de chaque souris, de sorte qu’il n’était pas réellement relié au tube digestif des animaux). Pour inciter les organoïdes à produire des cellules immunitaires humaines, ils avaient auparavant donné aux souris du sang de cordon humain – une source de cellules souches qui pouvaient se transformer en cellules souhaitées.
