Ils ont créé des mini-organes pour mieux comprendre et soigner les maladies

A l'Institut Pasteur à Paris, l'équipe de la chercheuse Miria Ricchetti, à la tête du laboratoire de mécanismes moléculaires du vieillissement pathologique, se consacre à la production de mini-cerveaux ou plus exactement d'organoïdes de cerveaux. 

Depuis le début des recherches, fin 2020, plusieurs milliers de ces organoïdes ont vu le jour, dont des centaines sont maintenues en vie dans un biofermenteur. A l’œil nu, cela donne de petites boules blanches minuscules, conservées à 37 degrés dans des boîtes de Pétri, qui vont être conservées sous un mouvement constant permettant de faire circuler les nutriments nécessaires et éviter que ces organoïdes ne s'agglutinent les uns aux autres.

Un petit élément d'explication s'impose : dans la nature, après la fécondation de l’œuf, apparaissent rapidement des cellules souches dites "pluripotentes", qui ont la capacité de générer tous types de cellules du corps humain (des cellules neuronales, cellules de peau...).

Or le chercheur japonais Shinya Yamanaka (Nobel de médecine 2012) a réussi, il y a moins d'une vingtaine d'années, à mettre au point une méthode qui permet de reprogrammer en laboratoire les cellules adultes déjà spécialisées (foie, neurones...) afin qu'elles puissent de nouveau donner tous types de cellules.

Ces "cellules souches pluripotentes induites" (iPS) ont marqué un tournant dans l'histoire de la biologie humaine.

C'est justement à partir de cellules iPS que l'équipe de l'Institut Pasteur, s'appuyant sur des protocoles développés par différents laboratoires, génère des organoïdes de cerveaux, obtenant en quelques mois des cellules structurées de 3 ou 4 mm. 

"Il s'agit de quelque chose de beaucoup plus simple que le cortex humain mais ces organoïdes sont composés de différents types de cellules, qui interagissent entre elles et forment des couches qui se positionnent correctement", décrit Miria Ricchetti. En gros, cela donne "une structure en trois dimensions, assez proche d'un cerveau humain en développement âgé de vingt semaines".

C'est l'une des clefs pour comprendre l'intérêt de cette technologie révolutionnaire. Car les organoïdes bouleversent la façon d'étudier les cellules, quand la plupart des recherches actuellement s'effectuent sur des cellules en deux dimensions. 

Or la complexité de la biologie humaine ne se comprend pas toujours en deux dimensions et avec un seul type de cellules. "Certains médicaments vont fonctionner sur des cellules 2D. Puis on se rend compte qu'ils ne marchent pas sur des cellules en 3D", souligne la chercheuse de l'Institut Pasteur.

Avoir recours à ces mini-organes offre donc de nouvelles possibilités pour mieux comprendre les étapes d'une maladie, le fonctionnement et l'action d'un médicament, sa toxicité éventuelle. Cela correspond aussi à la volonté de réduire le recours aux expériences animales.

Plus largement, pour l'équipe de Miria Ricchetti, ces organoïdes permettent d'étudier la gestation d'un cerveau humain malade. Avec à la clef, la possibilité de travailler sur tous types de maladies dégénératives.

Les organoïdes ne sont pas seulement utilisés par l'Institut Pasteur. Des laboratoires du monde entier sont engagés dans la recherche. Des "micro-organes" humains de côlon, prostate, poumon, sein ou pancréas ont déjà été créés. 

Une étude internationale montre notamment l'intérêt d'implanter des organoïdes de cerveaux humains dans le cortex de jeunes rats, dans le but d'étudier des maladies psychiatriques. 

D'ici l'an prochain, des organoïdes de l'Institut Pasteur seront même envoyés sur la Station spatiale internationale, afin de déterminer, au retour, les effets au niveau moléculaire de la vie dans l'espace sur les cellules du cerveau humain.