Une équipe de scientifiques a développé pour la première fois des embryons de porc dont les reins contenaient 50 à 60 % de cellules humaines et qui, après 28 jours de gestation chez cet animal, présentaient une structure normale pour sa phase de développement.
La figure montre des cellules rénales humanisées (fluorescence rouge) au sein de l’embryon par rapport à un embryon entièrement porcin. Crédit : Wang, Xie, Li, Li et Zhang et al./Cell Stem Cell.
Les embryons dits chimères contiennent des cellules de deux espèces, en l’occurrence humaine et porcine, et constituent une ligne de recherche sur la possibilité encore lointaine de générer des organes humains chez d’autres animaux pour des transplantations. Ce sont des reins humanisés contenus dans des embryons de porc.
Des chercheurs chinois publient ces résultats dans la revue Cell Stem Cell, qui souligne que c’est la première fois qu’il est possible de cultiver un « organe solide humanisé » chez une autre espèce, bien que des méthodes similaires aient été utilisées pour générer des tissus humains tels que sang ou muscle squelettique chez le porc.
L’équipe, dirigée par les Instituts de biomédecine et de santé de Guangzhou, en Chine, a réussi à créer ces embryons chimériques et à les transférer à des truies, où les reins humanisés en développement avaient une structure et une formation de tubules normales après 28 jours.
Les chercheurs se sont concentrés sur les reins car ils sont l’un des premiers organes à se développer et aussi les plus transplantés en médecine humaine.
Jusqu’à présent, les organes de rats étaient cultivés sur des souris et vice versa, mais les tentatives visant à cultiver des organes humains sur des porcs n’avaient pas abouti.
L’équipe chinoise a testé une approche qui améliore l’intégration des cellules humaines, a expliqué au magazine Liangxue La, coordinateur de l’étude.
La première étape consistait à créer une « niche » au sein de l’embryon de porc afin que les cellules humaines n’aient pas à entrer en compétition avec les cellules de porc.
Pour ce faire, ils ont utilisé l’outil d’édition génétique CRISPR, avec lequel ils ont conçu un embryon porcin unicellulaire auquel manquaient deux gènes nécessaires au développement des reins.
Ils ont ensuite conçu des cellules souches pluripotentes humaines (qui ont le potentiel de devenir n’importe quel type de cellule) pour les rendre plus susceptibles à l’intégration.
Avant d’implanter les embryons en développement chez les truies, les chercheurs ont cultivé les chimères dans des conditions optimisées pour fournir des nutriments et des signaux uniques aux cellules humaines et porcines, car elles ont souvent des besoins disparates.
Des reins humanisés
Les chercheurs ont transféré 1 820 embryons à 13 animaux et après une période comprise entre 25 et 28 jours, ils ont interrompu la gestation et extrait les embryons pour évaluer si les chimères avaient réussi à produire des reins humanisés.
Cinq embryons chimériques ont été analysés (deux âgés de 25 jours après l’implantation et trois âgés de 28 jours) dans lesquels les reins humanisés étaient « structurellement normaux pour leur phase de développement et étaient composés de 50 à 60 % de cellules humaines », ajoute la note.
Les reins étaient au stade mésonéphros (le deuxième stade du développement rénal) ; Ils avaient formé des tubules et des bourgeons de cellules qui deviendraient éventuellement des uretères reliant le rein à la vessie.
L’équipe a également étudié s’il y avait des cellules humaines dans d’autres tissus des embryons, ce qui pourrait avoir des implications éthiques, en particulier si des cellules humaines abondantes étaient trouvées dans les tissus neuraux ou germinaux et que les porcs étaient portés à terme.
Cependant, les cellules humaines se trouvaient surtout dans les reins, tandis que le reste de l’embryon était constitué de cellules porcines.
“Si une niche est créée dans l’embryon de porc, les cellules humaines se retrouveront naturellement dans ces espaces”, a expliqué l’auteur principal Zhen Dai, de l’Institut de biomédecine et de santé de Guangzhou.
Le chercheur a assuré avoir vu « très peu » de cellules neuronales humaines dans le cerveau et la moelle épinière et « aucune » dans la crête génitale, ce qui indique que « les cellules souches pluripotentes humaines ne se différencient pas en cellules germinales ».
Matesanz et Izpisúa
Ce travail apporte « des avancées importantes dans l’une des voies qui ont suscité le plus d’intérêt ces dernières années » pour développer un modèle de production d’organes aptes à la transplantation grâce à l’utilisation du porc comme animal véhicule, selon le néphrologue espagnol. Rafael Matesanz, à l’extérieur du bureau.
Le créateur de l’Organisation nationale de transplantation, cité par Science Media Center (une plateforme qui propose des sources scientifiques aux journalistes), a rappelé les recherches pionnières du scientifique espagnol Juan Carlos Izpisúa, qui a démontré la possibilité d’hybridation entre deux espèces.
L’équipe de chercheurs chinois souhaite désormais permettre aux reins humanisés de se développer plus longtemps et travaille à générer d’autres organes humains chez le porc, comme le cœur et le pancréas.
Même si l’objectif à long terme est d’optimiser cette technologie pour la transplantation d’organes humains, l’équipe reconnaît que le travail sera complexe et pourrait prendre de nombreuses années.
La culture d’un organe humanisé entièrement fonctionnel chez un porc nécessiterait quelques étapes supplémentaires, car les organes sont constitués de plusieurs types de cellules et de tissus.
Dans cette étude, les chercheurs ont créé une niche pour seulement un sous-ensemble de cellules, ce qui signifie que les reins contenaient des cellules vasculaires dérivées de porcs, ce qui pourrait conduire à un rejet d’organe si elles étaient utilisées dans un scénario de transplantation. De nombreuses recherches sont donc encore en cours. nécessaire.
Pour le moment, cette technologie, selon Miguel Esteban, co-signataire de l’Institut de biomédecine et de santé de Guangzhou, « offre une fenêtre pour étudier le développement humain » et les maladies du développement.
