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Les scientifiques ont pour la première fois cultivé des organoïdes à partir de fœtus en fin de grossesse, ce qui pourrait faciliter grandement la surveillance et le traitement des affections congénitales avant la naissance.
Des chercheurs du Great Ormond Street Hospital et de l’University College London ont extrait des cellules souches du liquide amniotique qui entoure le fœtus pendant la grossesse. Ces cellules se sont développées en organoïdes – des organes humains miniatures – mesurant environ 1 mm de diamètre et présentant les caractéristiques fonctionnelles de tissus spécifiques : reins, poumons et intestin grêle.
La découverte qu’un nombre suffisant de cellules souches s’infiltrent dans le liquide pour que les scientifiques puissent les extraire et se développer en organoïdes fera progresser le développement de traitements prénatals garantissant des naissances saines, ont déclaré les chercheurs de l’étude.
Les organoïdes dérivés de cellules souches constituent l’un des domaines de la recherche biomédicale qui connaît la croissance la plus rapide. Des mini-intestins aux mini-cerveaux, les tissus sont utilisés dans des applications allant du dépistage de médicaments expérimentaux à l’évaluation du traitement de patients individuels. Mais des recherches supplémentaires seront nécessaires avant que les organoïdes puissent remplacer ou compléter les organes défaillants.
Les découvertes fœtales, qui ont été publié dans Nature Medicine Lundi, « nous permettra d’étudier ce qui se passe au cours du développement, tant en matière de santé que de maladie ». a déclaré Mattia Gerli, biologiste des cellules souches à l’UCL. « Nous en savons si peu sur la fin de la grossesse humaine, c’est donc incroyablement excitant d’ouvrir de nouveaux domaines de la médecine prénatale. »
Des cellules ont été extraites de 12 fœtus dans le cadre de l’expérience. Pour démontrer l’application pratique de la technologie, les scientifiques ont travaillé avec des collègues de la KU Leuven, une université belge, pour modéliser une hernie diaphragmatique congénitale. La CDH est une maladie souvent mortelle dans laquelle l’intestin et le foie du bébé pénètrent dans la poitrine à travers un trou dans le diaphragme, exerçant une pression sévère sur les poumons.
Les organoïdes pulmonaires issus de fœtus atteints de CDH présentaient des différences caractéristiques par rapport à ceux issus de grossesses saines ou de fœtus traités avec succès pour cette maladie par chirurgie prénatale dans l’utérus.
« C’est la première fois que nous sommes capables de faire une évaluation fonctionnelle de l’état congénital d’un enfant avant la naissance, ce qui constitue un énorme pas en avant », a déclaré Paolo de Coppi, chirurgien pédiatrique à l’hôpital Great Ormond Street, ajoutant que le diagnostic reposait normalement sur l’imagerie par résonance magnétique ou par ultrasons et des analyses génétiques.
La technique pourrait être étendue à d’autres affections congénitales affectant les intestins, les reins ou les poumons, a-t-il ajouté, même si celles-ci n’ont pas encore été testées expérimentalement.
Il est illégal de prélever des cellules directement sur un fœtus vivant aux derniers stades de la grossesse dans de nombreux pays, notamment aux États-Unis et au Royaume-Uni, alors que le liquide amniotique est fréquemment prélevé à des fins de diagnostic prénatal.
Les organoïdes ont mis jusqu’à quatre semaines à se développer après l’extraction des cellules souches du liquide amniotique, a déclaré Gerli. Cela laisse suffisamment de temps pour les analyser et appliquer les résultats au diagnostic et au traitement des anomalies congénitales.
Les chercheurs ont averti que la technologie devrait être validée avec les données d’études plus vastes : « Les organoïdes du liquide amniotique ont un grand potentiel clinique, mais ils ne sont pas encore prêts pour la clinique et ne peuvent pas non plus être utilisés à ce stade pour traiter des maladies. » dit De Coppi.
Le processus ne dépend pas d’un équipement spécialisé coûteux, ce qui pourrait permettre de l’appliquer largement dans les maternités, a déclaré Gerli : « Cela nécessite des compétences de base en culture cellulaire qui sont déjà largement disponibles. »
Roger Sturmey, professeur de médecine reproductive à l’université de Hull qui n’a pas participé au projet, a déclaré que la recherche a ouvert la voie à des études plus approfondies sur « la façon dont les organes clés se forment et remplissent leur fonction chez le fœtus en développement pendant la grossesse, sans avoir besoin de tissu extrait directement du fœtus – qui n’est généralement disponible qu’après une interruption de grossesse ».
Le projet UCL/GOSH visant à fabriquer des organoïdes fœtaux spécifiques aux tissus diffère des recherches en cours dans d’autres laboratoires visant à créer des modèles complets d’embryons précoces à partir de cellules souches.