Un tout petit estomac cultivé en laboratoire

Des scientifiques ont cultivé un estomac miniature à partir de cellules souches humaines. Vu sa taille, il n’est pas destiné à être implanté chez l’homme, mais à servir de cobaye. Pas plus gros qu’une graine de sésame, ce morceau de tissus vivant dispose d’une structure similaire à celle d’un estomac humain et peut même héberger des bactéries intestinales.

Image d’entête : une partie de l’estomac artificiel développé en laboratoire (Kyle W. McCracken, du Cincinnati Children’s Hospital Medical Center)

Non seulement l’organe gastrique artificiel offre un point de vue sur la formation des organes à partir de cellules de l’embryon, mais il pourrait également être utilisé pour tester de nouveaux médicaments ou pour mieux comprendre des maladies comme le cancer.

Comme précédemment pour un rein miniature, un morceau de cerveau ou d’intestin,vagins, pénis… l’estomac a été cultivé à partir de cellules souches pluripotentes qui peuvent, dans le bon environnement contrôlé, donné n’importe quel type de cellules. Ici, cet environnement, en laboratoire, devra reproduire précisément la séquence et le timing des signaux qui se déroulent normalement dans l’utérus, comme ceux envoyés par les protéines et les hormones qui indiquent aux cellules ce qu’elles doivent devenir.

A 3 jours de développement, les cellules souches ont reçu de la part des chercheurs un mélange de protéines incluant la Noggin qui régule l’acide rétinoïque, un composant de la vitamine A qui agit sur la croissance et la différenciation cellulaire.

31 jours après, les petits morceaux de tissus mesuraient quelques millimètres de diamètre, mais ils n’avaient pas de cellules sanguines, ni de cellules immunitaires, ou la capacité à traiter la nourriture ou à sécréter la bile. Mais leurs structures glandulaires et chaque marqueur de leur développement correspondaient à celui de leurs tissus de contrôle, que l’équipe a obtenu des souris. Ils sont, selon le principal auteur de l’étude, James Wells, biologiste du développement du Children’s Hospital Medical de Cincinnati dans l’Ohio, “remarquablement similaires à un véritable estomac".

Cette similitude a permis aux chercheurs d’utiliser les minuscules estomacs comme cobayes pour des maladies humaines en leur injectant une bactérie, l’Helicobacter pylori, qui cible la muqueuse gastrique et peut causer des ulcères et le cancer de l’estomac. Dans les 24 heures suivantes, l’équipe a constaté que la H. pylori était à l’origine d’une division deux fois plus rapide des cellules de "l’organoïdes" et de l’activation d’un gène particulier, c-Met, qui peut provoquer des tumeurs. Ces effets sont aussi observés dans les estomacs humains infectés par l’H. pylori.

D’autres spécialistes des maladies gastro-intestinales envisagent de cultiver tout un tas de ce type d’estomac miniature, chacun développé à partir de cellules de différentes personnes, pour ensuite les infectés avec un agent pathogène afin d’étudier le rôle de la génétique de chaque individu.

Le but ultime des chercheurs est de pouvoir cultiver des morceaux de tissus d’estomac individuels pour “boucher les trous” laissés par des ulcères chez l’humain et ils essayent déjà de le faire chez les souris.

L’étude publiée dans la revue Nature : Modelling human development and disease in pluripotent stem-cell-derived gastric organoids.