Lauréats des bourses de recherche

Bio-impression 3D de mini-reins à partir de cellules souches issues d'organoïdes rénaux et de vaisseaux sanguins

Co candidat : Keekyoung Kim

Résumé grand public

Contexte : L’étude des maladies rénales en laboratoire a toujours comporté de nombreux défis. La méthode de culture cellulaire traditionnelle en deux dimensions (2D) ne permet pas de recréer la structure complexe d’un vrai rein. Au cours de la dernière décennie, la technologie organoïde, nommée « méthode de l'année » par Nature Methods en 2017, a profondément transformé l'étude du développement des organes et la modélisation des maladies. Notre équipe et d'autres chercheurs peuvent désormais cultiver, à partir de cellules souches, des versions miniatures de reins en trois dimensions (3D), appelées organoïdes rénaux. Ces « mini-reins » peuvent reproduire certaines parties essentielles des vrais reins, comme les structures appelées néphrons, qui servent à filtrer le sang. Un problème majeur demeure toutefois : ces organoïdes rénaux ne possèdent pas de vaisseaux sanguins, éléments indispensables pour alimenter les tissus en nutriments et en oxygène.

Objectif : Pour concevoir des mini-reins plus authentiques et fonctionnels, nous enrichissons les organoïdes en y intégrant des facteurs de croissance et des cellules sanguines. Cela permet de favoriser le développement des tissus et d'optimiser le réseau vasculaire. Notre objectif est de mettre au point un modèle de mini-rein qui ressemble davantage au rein réel pour étudier les maladies rénales, tester de nouveaux traitements et, au bout du compte, faire avancer la recherche sur la régénération des reins.

Méthodologie : Nous appliquerons des méthodes récentes d’ingénierie biologique pour favoriser la croissance et la vascularisation des organoïdes rénaux. Cette méthode consiste d’abord à incorporer des facteurs de croissance spécifiques et des cellules sanguines dans les organoïdes, ce qui devrait accélérer la formation de nouveaux vaisseaux, puis à réaliser une bio-impression 3D de mini-reins dans un support de microgel appelé GelMA. Cela permet aux cellules d’adhérer les unes aux autres et de se développer dans des structures qui ressemblent davantage à de vrais reins.

Résultats attendus : Nous pensons que l'amélioration du milieu de culture de ces mini-reins nous permettra de générer des organes plus matures et plus semblables aux reins naturels, ce qui les rendra beaucoup plus adaptés à l’étude des maladies rénales et à l’exploration de nouvelles pistes de traitements.

Participation des patients : Il est possible de prélever des cellules souches sur des personnes atteintes de diverses maladies. Notre projet de recherche vise à mettre en place de modèles plus efficaces pour étudier les maladies rénales et concevoir des mini-reins destinés à des essais thérapeutiques et à des applications en médecine régénérative. Des volontaires souhaitant créer leurs propres mini-reins seront recrutés lors de la prochaine étape du projet, consacrée à la modélisation des maladies et à l’évaluation de futurs traitements.

Pertinence pour les patients ou la collectivité : Notre équipe de recherche est l’une des seules à avoir l'expertise et les ressources nécessaires pour créer des organoïdes rénaux en 3D grâce à des protocoles de pointe. Nos travaux contribueront à approfondir notre compréhension du développement des reins et à atteindre l'ambitieux objectif de reconstituer un rein.

Conclusion : Il est impératif d’offrir de nouvelles options thérapeutiques aux personnes atteintes d’une maladie rénale chronique. En créant des mini-reins qui imitent davantage les organes réels et qui contiennent des vaisseaux sanguins, nous faisons un pas important vers l'élaboration de modèles de maladies plus réalistes, la réalisation d’essais plus précis sur les médicaments et, qui sait, la culture de reins à partir des propres cellules du patient.