Une équipe composé de chercheurs de la KU Leuven, l'UZ Leuven, l'University College de Londres et du Great Ormon Street Hospital for Children ont pu créer des “mini-organes”, appelés organoïdes, à partir de cellules souches humaines provenant d’un liquide amniotique d’une grossesse active. Ces derniers pourraient faciliter le diagnostic et le traitement d’affections congénitales avant la naissance.

Leur découverte a été présentée dans la revue Nature Medicine, le 4 mars 2024.

Des organoïdes créés à partir de cellules souches de liquide amniotique

Jusqu’à présent, les scientifiques créaient des organoïdes principalement en utilisant des cellules souches adultes, car le prélèvement d'échantillons fœtaux est très encadré, voire interdit dans certains pays. Or, ces restrictions limitent l'utilité des mini-organes pour étudier le développement humain normal ainsi que les maladies congénitales et leurs traitements. L’équipe européenne a ainsi eu l’idée de cultiver des organoïdes à partir de cellules souches présentes dans le liquide amniotique. "Étant donné que le fœtus ne serait pas touché pendant le processus de collecte, les restrictions d'échantillonnage seraient surmontées et les cellules porteraient les mêmes informations biologiques que celles de l'enfant", expliquent les auteurs dans le communiqué de l’UCL.

Lors de leurs travaux, ils ont extrait des cellules souches à partir d'échantillons de liquide amniotique prélevés dans le cadre de tests diagnostiques de routine de 12 grossesses. Ils ont ensuite utilisé le séquençage de l’ARN unicellulaire pour identifier de quels tissus provenaient les prélèvements. Résultats : les cellules souches venaient des poumons, des reins et de l'intestin. Elles ont ensuite été utilisées pour créer des organoïdes et présentaient les mêmes caractéristiques fonctionnelles que les tissus d'origine.

Le Dr Mattia Gerli, premier auteur de l'étude de l'UCL Surgery & Interventional Science, explique : "Les organoïdes que nous avons créés à partir de cellules du liquide amniotique présentent de nombreuses fonctions des tissus qu'ils représentent, y compris l'expression des gènes et des protéines. Ils nous permettront d'étudier ce qui se passe au cours du développement, tant en matière de santé que de maladie, ce qui n'était pas possible auparavant. Nous savons si peu de choses sur les dernières semaines d’une grossesse humaine. C'est donc incroyablement excitant d'ouvrir de nouveaux domaines de la médecine prénatale."

Mini-organes : aider à un meilleur diagnostic des maladies congénitales

Pour évaluer comment les organoïdes pourraient être utilisés dans le traitement des maladies congénitales, l’équipe a suivi le développement de fœtus atteints d’une hernie diaphragmatique congénitale (HDC). Cette pathologie se caractérise par l'absence de la fermeture du canal pleuropéritonéal entre 9 et 10 semaines de grossesse conduisant à une ascension des viscères abdominaux dans la cavité thoracique. Cela entraîne une pression sur les poumons et entrave leur croissance.

Les médecins ont créé des organoïdes de bébés atteints de HDC avant et après traitement ainsi que de petits en bonne santé à partir des cellules tirées du liquide amniotique. "Comme prévu, il existait des différences de développement significatives entre les organoïdes HDC sains et ceux avant traitement. Mais les organoïdes du groupe HDC post-traitement étaient beaucoup plus proches des organoïdes sains, fournissant une estimation de l'efficacité du traitement au niveau cellulaire."

Le professeur Paolo de Coppi, auteur principal de l'étude de l'UCL Great Ormond Street Institute of Child Health et du Great Ormond Street Hospital, explique : "C'est la première fois que nous sommes en mesure de procéder à une évaluation fonctionnelle de l'état congénital d'un enfant avant la naissance. Ce qui constitue un grand pas en avant pour la médecine prénatale. Le diagnostic repose normalement sur l'imagerie telle que l'échographie ou l'IRM et les analyses génétiques."

"Lorsque nous rencontrons des familles ayant reçu un diagnostic prénatal, nous sommes souvent incapables de leur dire grand-chose sur l'issue, car chaque cas est différent. Nous ne prétendons pas que nous pouvons le faire pour l’instant, mais la capacité d’étudier les organoïdes prénatals fonctionnels est la première étape vers la possibilité d’offrir un pronostic plus détaillé et, espérons-le, de fournir des traitements plus efficaces à l’avenir", ajoute l'expert.

En effet, pour les chercheurs, ces mini-organes pourraient aussi aider à évaluer l'efficacité de nouveaux traitements contre les maladies congénitales.