Premiers organoïdes pancréatiques fonctionnels avec trois types cellulaires : une avancée majeure

Et si recréer un pancréas en laboratoire était une réalité en devenir ? Cette glande rattachée au tube digestif qui produit les sucs digestifs et les hormones est un organe vital du corps humain. Dans une étude publiée dans la revue of cell biologie and biochemistry Celluleune équipe de biologistes néerlandais explique avoir réussi à cultiver pendant plusieurs années des structures pancréatiques dont le fonctionnement est proche de celui d’un pancréas humain. La publication a été co-signée par le généticien néerlandais Hans Clevers, pionnier dans le domaine des organoïdes.

Un assemblage 3D de cellules pour imiter nos organes

Les organoïdes sont des structures tridimensionnelles dérivées de cellules souches qui imitent la composition cellulaire et la fonction des organes. “Pour ce faire, en laboratoire, des cellules souches sont cultivées en trois dimensions et elles s’auto-organisent selon leur type cellulaire.», indique Bertrand Pain, directeur de recherche à l’Institut national de recherche sur l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE) et spécialiste des organoïdes cérébraux. Lors de la formation de l’organoïde, les cellules souches s’auto-organisent, c’est-à-dire que lorsqu’une cellule mère se divise, les cellules filles vont se placer d’une manière particulière en fonction de leur proximité ; .Ainsi, les organoïdes reproduisent des architectures similaires à celles observées dans nos tissus. .“Tout d’abord, les cellules forment un kyste, sorte de boule plus ou moins creuse. Ensuite, des excroissances apparaissent. Des phases de prolifération et de différenciation vont créer des bourgeons, rendant plus complexe l’architecture tridimensionnelle de la structure. C’est très joli à regarder» ,sourit Bernard Pain. “ Et ce n’est pas tout, il ajoute,cet assemblage doit être fonctionnel, comme le tissu qu’il veut imiter» .

Cette fonctionnalité peut se traduire par la production d’hormones ou d’enzymes, par exemple.

Progrès vers la reproduction complète du tissu pancréatiqueBien que le terme « mini-orgue » soit parfois utilisé comme synonyme d’organoïde, il ne reflète pas fidèlement leur nature. En particulier, l’absence d’innervation par les neurones, de connexion à la circulation sanguine et d’intégration avec d’autres organes ne permet pas nécessairement d’illustrer le fonctionnement du tissu de référence à 100 %. “Nous parlons d’organoïdes pancréatiques, plutôt que de « mini-pancréas » ! Certes, leur fonctionnement est le plus proche possible de celui de l’organe, mais il est loin d’être aussi complexe

» explique Bertrand Pain. Le pancréas humain possède trois types de cellules . D’une part, il y a la partie exocrine du pancréas. Il est composé de cellules acineuses, qui forment des cavités (« acini ») sécrétant des enzymes digestives. Ces enzymes sont transportées vers l’intestin par un ensemble de canaux, également appelés « conduits » du pancréas exocrine, formés par les cellules canalaires. En revanche, les îlots de Langerhans regroupent les cellules endocrines du pancréas. Ces derniers sont chargés de produire des hormones qui vont circuler dans l’organisme

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du sang, comme l’insuline.

Si les premiers travaux sur les organoïdes pancréatiques datent de 2013, cette nouvelle étude annonce le début d’un nouveau chapitre pour la discipline. En effet, l’équipe d’Amanda Anderson-Rolf, biologiste à l’Institut Hubrecht, est parvenue à cultiver des organoïdes comprenant les trois types de cellules pancréatiques : acineuses, canalaires et îlots de Langerhans. Jusqu’à présent, les organoïdes pancréatiques ne comprenaient qu’un ou deux types de cellules à la fois. Cellules souches : un matériau aux enjeux éthiques importants Cette prouesse repose sur l’utilisation de cellules souches. Il existe deux manières d’obtenir des cellules souches en laboratoire. Dans le premier cas, les scientifiques utilisent des cellules de patients différenciées

– collectés par exemple suite à une biopsie – puis ils leur redonnent un caractère pluripotent. Les cellules souches sont ainsi des « cellules souches pluripotentes induites » (IPSC, pour « Induced pluripotent stem cell » en anglais). La découverte des IPSC a fait l’objet du prix Nobel de médecine en 2012 décerné au Japonais Shinya Yamanaka. La deuxième méthode consiste à prélever des cellules souches sur des fœtus humains. Cette méthode a été choisie par Amanda Anderson-Rolf et son équipe. Bertrand Pain précise que « ces protocoles sont évidemment très encadrés éthiquement« . On peut lire dans la partieméthodes

extrait de l’article de recherche selon lequel «des tissus de pancréas fœtaux humains ont été obtenus avec le consentement de femmes ayant décidé d’interrompre leur grossesse. Leurs utilisations à des fins de recherche ont été approuvées par le Conseil néerlandais d’éthique médicale du centre médical de l’université de Leiden. Au total, 21 tissus ont été utilisés dans cette étude, collectés entre la huitième et la dix-septième semaine de gestation.« .

Les généticiens ont obtenu, au total, 18 organoïdes à partir de ces tissus fœtaux humains, comprenant les trois types de cellules : acineuse, canalaire et endocrine. Dans un communiqué, Amanda Anderson-Rolf a ajouté que «

non seulement les trois types de cellules se sont formés. Ils ont également rempli les fonctions attendues. Les cellules acineuses libèrent des enzymes digestives et les cellules endocrines produisent des hormones.« . En obtenant des structures 3D fonctionnelles similaires à notre pancréas, les scientifiques peuvent ainsi prétendre avoir cultivé des organoïdes pancréatiques. “Pour l’instant, nous commençons tout juste à gratter la surface.” Un autre point fort de cet article est l’identification du marqueur LGR5, une protéine réceptrice ( Récepteur 5 couplé à la protéine G contenant des répétitions riches en leucineen anglais), comme élément clé dans le développement du tissu pancréatique humain. Cela signifie que,in vitro,si une cellule souche porte le récepteur LGR5 en surface, elle est alors capable de produire les trois compartiments pancréatiques. “Cette protéine apparaît dans les cellules souches pancréatiques humaines, mais pas chez la souris

Nos travaux soulignent l’importance d’étudier la biologie humaine, car nous n’aurions pas pu faire cette découverte en utilisant des cellules animales.

», insiste-t-elle.composition du tissu pancréatique (en %)Crédits : Andersson-Rolf et al., 2024, Cell 187, 1–20 (figure traduite)Ces nouveaux organoïdes pancréatiques – avec leurs trois compartiments cellulaires – offrent une nouvelle façon d’étudier comment les gènes et l’environnement affectent le développement et la santé du pancréas. À terme, leur étude pourrait contribuer au développement de thérapies régénératives et de nouveaux médicaments pour traiter les maladies pancréatiques. “

Nous devons d’abord bien comprendre comment les cellules et les molécules du pancréas humain interagissent au cours du développement et de la maladie.

», nuance Amanda Andersson-Rolf. “ Pour l’instant, nous commençons tout juste à gratter la surface. »

Par Alice Carliez Cellule souche, cellule différenciée, type cellulaire… qu’est-ce que la différenciation ?

Les cellules souches sont comme des cellules « pupilles » qui n’effectuent pas encore de « travail spécifique ». Ils ont un grand potentiel de différenciation (on parle de pluripotence ou de multipotence), c’est-à-dire qu’ils peuvent se spécialiser dans de nombreux types cellulaires distincts. Ce processus nécessite différenciation . Une cellule progénitrice est une cellule immature issue d’une cellule souche. Elle est engagée dans une voie de spécialisation vers un ou quelques types cellulaires. Une cellule progénitrice a une capacité limitée à se diviser et à se différencier en types cellulaires spécifiques.étapes du processus de différenciation Voir aussi :

Vidéo d’un organoïde pancréatique (Institut Hubrecht)