Les scientifiques créent d'abord un œsophage humain dans des cellules souches
Pour la première fois, des chercheurs ont réussi à créer un œsophage humain en laboratoire. Cela peut ouvrir la voie à de nouveaux traitements régénératifs.
L'œsophage est le tube musculaire qui déplace la nourriture et les liquides que nous ingérons de notre gorge jusqu'à notre estomac.
Cet organe est composé de différents types de tissus, y compris les muscles, le tissu conjonctif et la membrane muqueuse.
Des scientifiques du Centre pour enfants de Cincinnati pour la médecine des cellules souches et des organoïdes (CuSTOM) dans l’Ohio ont cultivé artificiellement ces tissus en laboratoire en utilisant des cellules souches pluripotentes ou des cellules souches qui peuvent prendre n'importe quelle forme et créer n'importe quel tissu dans le corps.
L'équipe - qui était dirigée par Jim Wells, Ph.D., le directeur scientifique de CuSTOM - a cultivé des esophages humains complètement formés dans le laboratoire et a détaillé ses résultats dans un article publié dans la revue. Cellule souche cellulaire.
À leur connaissance, c'est la première fois qu'un tel exploit est réalisé en utilisant uniquement des cellules souches pluripotentes.
Les organoïdes de l'œsophage cultivés en laboratoire peuvent aider à traiter une gamme de conditions, telles que le cancer de l'œsophage et le reflux gastro-œsophagien (RGO).
Ils peuvent également aider à traiter des maladies congénitales plus rares, telles que l'atrésie de l'œsophage (une condition dans laquelle l'œsophage supérieur ne se connecte pas avec l'œsophage inférieur) et l'achalasie œsophagienne (dans laquelle l'œsophage ne se contracte pas et ne peut donc pas laisser passer la nourriture).
Selon des estimations récentes, le RGO - également connu sous le nom de reflux acide - affecte environ 20% de la population des États-Unis. En 2018, plus de 17000 personnes aux États-Unis développeront un cancer de l'œsophage.
Comme l'expliquent Wells et son équipe dans leur article, disposer d'un modèle entièrement fonctionnel de l'œsophage humain - sous la forme d'un organoïde cultivé en laboratoire - contribue à une meilleure compréhension de ces maladies.
Les résultats peuvent également conduire à de meilleurs traitements utilisant la médecine régénérative.
Une protéine clé aide les scientifiques à développer l'œsophage
Alors qu'ils essayaient de former les organoïdes, Wells et son équipe se sont concentrés sur une protéine appelée Sox2 et le gène qui la code. Des recherches antérieures avaient montré que la perturbation de cette protéine conduit à une gamme de conditions œsophagiennes.
Les scientifiques ont cultivé des cellules de tissus humains, ainsi que des cellules de tissus de souris et de grenouilles, pour examiner de plus près le rôle de Sox2 dans le développement embryonnaire de l'œsophage.
L'équipe a révélé que Sox2 entraîne la formation de cellules œsophagiennes en inhibant une autre voie génétique qui «dirait» aux cellules souches de se transformer en cellules respiratoires à la place.
Ils voulaient également étudier les effets de la privation de Sox2 à ces étapes clés du développement. L'expérience a révélé que la perte de Sox2 entraînait une forme d'atrésie de l'œsophage chez les souris.
Enfin, ils ont pu créer des organoïdes de l'œsophage d'une longueur de 300 à 800 micromètres à 2 mois. Les scientifiques ont ensuite testé la composition des tissus cultivés en laboratoire et l'ont comparée à celle du tissu œsophagien humain obtenu à partir de biopsies.
Wells et son équipe rapportent que les deux types de tissus avaient une composition très similaire. Wells commente la signification clinique des organoïdes, en disant:
«En plus d'être un nouveau modèle pour étudier les malformations congénitales comme l'atrésie de l'œsophage, les organoïdes peuvent être utilisés pour étudier des maladies comme l'œsophagite à éosinophiles et la métaplasie de Barrett, ou pour des tissus œsophagiens génétiquement appariés par bio-ingénieur pour des patients individuels.»
«Les troubles de l'œsophage et de la trachée sont suffisamment répandus chez les personnes que les modèles organoïdes de l'œsophage humain pourraient être grandement bénéfiques.»
Jim Wells, Ph.D.
