Organoids: laboratory brains for research

Commentaire – Voix off
À Paris, depuis plus de 30 ans, l'hôpital Robert Debré prend en charge les troubles du neuro-développement de l'enfant.
Dyslexie, hyperactivité, autisme ou maladies rares, ces troubles font aujourd'hui partie du quotidien de nombreuses familles.

Sandrine Passemard, neuropédiatre
« Les études n'ont pas permis d'établir une fréquence très précise de ces troubles, c'est entre 5 et 10% de la population générale d'enfants. De plus en plus, les gens prennent conscience de ce qu'est la vie de ces enfants, de ces familles, des soins, des prises en charge, des rééducations qui leurs sont nécessaires et urgemment nécessaires. »

Pour faire avancer la recherche, le Professeur Sandrine Passemard sensibilise les pa-rents à des projets innovants auxquels elle participe. Les dons de peaux de ses jeunes patients sont précieux pour les chercheurs.
Elle travaille notamment avec ce centre, spécialisé en « Épigénétique et Destin Cellu-laire ».
Ici, on étudie la formation du cerveau avant la naissance pour identifier une protéine qui pourrait contribuer à un groupe assez large de maladies neuro-développementales.

Valérie Mezger, biologiste moléculaire et cellulaire
« Le développement du cerveau est très sensible, à la fois à des mutations dans les gènes ou à des agressions qui se produisent dans le ventre de la mère, qui sont parfois dues à des expositions à des substances chimiques, comme l'alcool, ou à des infections bactériennes ou virales. Le cerveau, en particulier avant la naissance, est un organe totalement inacces-sible, on peut pas faire de prélèvements. Et jusqu'alors, on ne connaissait pas grand chose. »

Depuis quelques années, une technologie révolutionnaire a fait irruption dans les labo-ratoires : l'organoïde.

Kevin Daupin, neurobiologiste
« Un organoïde, c'est une espèce de réplique d'un organe humain à l'échelle miniature qu'on cultive ici en laboratoire. Actuellement, on fait de la peau, du foie, mais ici on s'intéresse tout particulièrement aux organoïdes cérébraux, qui miment le cerveau. »

Pour fabriquer ces organoïdes, les scientifiques utilisent des cellules modifiées à qui on a donné des propriétés étonnantes. Prélevées sur des peaux de patients, elles ont été reprogrammées pour pouvoir redevenir n'importe quelle cellule du corps. Et donc re-produire le développement de n'importe quel organe.
En salle stérile, une nouvelle culture d'organoïdes a commencé. Sur des plaques com-posées de petits contenants appelés des puits.

« Sur cette plaque un peu spéciale, on a disposé 9000 cellules par puits dans un cocktail de nutriments, à 37 degrés pendant 5 jours et à 5% de CO2. À cette étape, ce qui est impor-tant, c'est qu'ils soient bien sphériques, comme ça la répartition sera correcte quand il va falloir croître, tout simplement. »

Les cellules sont ensuite transférées dans un autre liquide plus dopant, pour commen-cer leur transformation en cellules de cerveaux.

« Sur cette plaque, on a des organoïdes qui sont plus gros ils sont à 40 jours et du coup, ils ont une masse qu'on peut voir directement à l'oeil. »

L'avantage des organoïdes est flagrant sur ces images. Voici l'évolution des cellules en culture classique, dite à plat, en deux dimensions.
L'organoïde permet aux cellules de s'agencer ensemble et de créer une architecture.

Véronique Dubreuil, neurobiologiste
« Une culture en 2D, j'aurais des cellules éparpillées sur mon champ de vision et ces cel-lules, elles ne s'organisent pas, elles ne se structurent pas. on n'a plus accès à cette organi-sation du tissu comme on l'a dans l'organe. »

Dans le respect des règles d'éthique liées à l'utilisation de matériel biologique d'origine humaine, l'équipe a déjà généré plusieurs centaines d'organoïdes.
S'ils récapitulent certaines propriétés des cerveaux en développement, ce sont des co-pies simplifiées, sans connexion, sans conscience.

Valérie Mezger, Biologiste moléculaire et cellulaire
« Par exemple, on n'a pas de vaisseaux sanguins, on n'a pas de sang, donc on n'a pas les nutriments, on n'a pas l'oxygénation. Et puis, ce qui manque le plus, ce sont les signaux sen-soriels : ce cerveau n'est connecté à rien. Il n'est pas connecté à des organes d'audition, de vision, de toucher, de contraction musculaire etc. On a quelque chose en culture où il y a de l'activité neuronale, mais on ne peut pas dire qu'on a un cerveau en culture. »

Au bout d'un mois et demi, les organoïdes sont coupés et déposés sur des lames. Que ces chercheuses emmènent, sous haute surveillance, direction la salle de microscopie.
Objectif de cette séance d'immunofluorescence : cartographier l'organoïde pour distin-guer ses composants. Et peut-être identifier la protéine à l'origine de certaines mala-dies neuro-développementales.

Véronique Dubreuil, neurobiologiste
« On voit les neurones qui apparaissent là en bas. Donc, ce qu'on est en train de faire, c'est vraiment de marquer un organoïde. Pour ça on va marquer avec des couleurs différentes, parce qu'au départ, l'organoïde y a pas de couleurs dedans. La vraiment, on est effective-ment en train de faire la carte d'identité des cellules qu'il y a dans cet organoïde. »

Carole Chaput, biologiste moléculaire
« Avec cet appareil, on peut zoomer très fort pour agrandir les images et on peut compa-rer la morphologie des organoïdes de patients aux organoïdes de donneurs sains. »

Ces analyses pourront peut-être permettre de mieux comprendre les réactions des cel-lules et les dysfonctionnements qui engendrent des maladies neuro-+développementales. Pour mettre au point, un jour, de nouveaux traitements théra-peutiques.

Valérie Mezger, biologiste moléculaire et cellulaire
« On peut se servir vraiment de ces organoïdes pour tester certains types de molécules. Peut-être on aura aussi les moyens de diagnostic plus précoce. On est juste au tout début de l'aventure. »

D'autres recherches impliquant des organoïdes de cerveaux sont en cours dans le monde, sur la sclérose en plaques ou encore les maladies d'Alzheimer et de Parkinson.
Dans le domaine de la santé, ces mini alliés pourraient bien nous aider à faire des pas de géant.

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Organoids: laboratory brains for research

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