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Pour la première fois, des chercheurs américains sont parvenus à créer des modèles miniatures de cœur humain fonctionnels en laboratoire. Une véritable prouesse qui promet d’offrir une meilleure compréhension du développement de cet organe et des affections congénitales liées.

Un véritable cœur humain miniature

Structures cellulaires tridimensionnelles cultivées en laboratoire et possédant globalement les mêmes propriétés et le même agencement que les véritables organes, les organoïdes représentent un véritable espoir pour le traitement de nombreuses maladies, comme le diabète de type 1. Si des versions miniatures de différents organes humains comme les reins, le foie, ou les poumons avaient précédemment été créées à partir de cellules souches, le cœur manquait à l’appel. C’est désormais chose faite grâce aux travaux de scientifiques de l’université d’État du Michigan.

Détaillée dans un article récemment mis en ligne sur le serveur de pré-publication BioRxiv, cette importante avancée a impliqué le prélèvement d’échantillons de cellules épidermiques et sanguines chez des sujets volontaires. Une fois récoltées, celles-ci ont été « reprogrammées » en cellules souches pluripotentes induites (IPSC), capables de se différencier en n’importe quelle cellule du corps, qui ont permis aux chercheurs de concevoir les premiers organoïdes de cœur humain (hHO) via une méthode imitant le développement embryonnaire et fœtal.

« Le processus utilisé permet aux cellules souches de se développer, essentiellement comme elles le feraient dans un embryon, en divers types de cellules et structures cardiaques », explique Aitor Aguirre, auteur principal de l’étude. « Les instructions que nous donnons aux cellules leur permettent de savoir comment se comporter lorsque toutes les conditions nécessaires sont réunies. »

Après six jours, les organoïdes cultivés par les chercheurs ont commencé à battre, et se sont transformés en sphères d’environ 1 mm de large dotées de cavités internes complexes et des principaux types de cellules cardiaques au bout de deux semaines.

D’importantes implications

Comprenant tous les types de cellules cardiaques primaires et une structure fonctionnelle de cavités et de tissu vasculaire, qui font d’eux « des modèles incroyablement prometteurs pour étudier toutes sortes de troubles cardiaques avec un degré de précision inédit », ces cœurs artificiels miniatures ont été générés en quelques semaines seulement. Ce qui a permis à l’équipe de suivre en temps réel le processus de croissance d’un cœur humain à l’état fœtal.

S’ils reconnaissent que les modèles récemment obtenus peuvent encore être améliorés, les auteurs de l’étude estiment que de tels organoïdes permettront non seulement une meilleure compréhension des problèmes cardiovasculaires apparaissant dès le stade fœtal (notamment via l’étude de la cardiotoxicité induite par la chimiothérapie et des effets du diabète sur le cœur du fœtus en développement…), mais offriront également une plateforme « éthique » afin d’étudier les effets de différents médicaments et traitements expérimentaux.

L’approche utilisée par les chercheurs américains présente par ailleurs l’avantage de permettre la création simultanée de nombreux organoïdes et se révèle également plus simple à mettre en place (et donc moins coûteuse) que les techniques d’ingénierie tissulaire actuellement employées dans le domaine.

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