Des organoïdes humains auto-organisés ouvrent de nouvelles perspectives pour la recherche sur les maladies
Comment les muscles squelettiques et le système nerveux se développent-ils de manière coordonnée pour former les circuits fonctionnels qui nous permettent de courir, de sauter et de danser? Répondre à cette question pourrait ouvrir de nouvelles pistes pour comprendre et traiter des maladies neuromusculaires dévastatrices telles que l’amyotrophie spinale (SMA) et la sclérose latérale amyotrophique (SLA). PPour y parvenir, les chercheurs ont besoin de modèles précis du système neuromusculaire humain, ce qui est précisément l’objectif du projet GPSorganoids. «Nous avons développé des organoïdes neuromusculaires humains auto-organisés qui reproduisent fidèlement les principales interactions fonctionnelles entre les motoneurones spinaux et les muscles squelettiques», explique Mina Gouti(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), responsable de groupe au Centre Max-Delbrück de médecine moléculaire(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) (MDC), qui accueille le projet. «Nous disposons ainsi d’une puissante plateforme pour étudier le développement neuromusculaire, comprendre les mécanismes des maladies et évaluer de nouveaux traitements.»
De la modélisation des maladies à la découverte de nouveaux traitements
Soutenu par le Conseil européen de la recherche (CER)(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), le projet a permis plusieurs avancées complémentaires qui transforment la manière dont les scientifiques étudient le système neuromusculaire humain. Par exemple, en appliquant une stimulation électrique contrôlée à la plateforme d’organoïdes neuromusculaires, les chercheurs ont considérablement amélioré leur maturation et leur fonctionnalité. Selon Mina Gouti, ces travaux démontrent que l’association de la biologie du développement et de la bio-ingénierie permet de produire des tissus humains plus proches des conditions physiologiques et ouvre de nouvelles possibilités pour concevoir des modèles d’organoïdes toujours plus sophistiqués. Le projet a également développé une plateforme d’étude auto-organisée de la jonction neuromusculaire humaine permettant de modéliser des maladies dans des régions spécifiques et d’accélérer la recherche de médicaments à grande échelle. Les chercheurs ont développé, à l’aide de cette plateforme, un modèle de jonction entre une fibre nerveuse et une fibre musculaire à partir de cellules souches pluripotentes induites spécifiques à chaque patient, afin d’étudier les mécanismes sous-jacents à l’amyotrophie spinale (SMA). «Ensemble, ces technologies complémentaires fournissent des modèles humains pertinents sur le plan physiologique pour comprendre les mécanismes des maladies, identifier de nouvelles cibles thérapeutiques et évaluer des traitements candidats, tout en permettant de développer des plateformes capables d’accélérer la découverte de médicaments», souligne Mina Gouti.
L’importance de la recherche guidée par la curiosité
Des organoïdes auto-organisés aux modèles régionaux et aux plateformes de jonction neuromusculaire déployables à grande échelle, GPSorganoids a établi une nouvelle génération de modèles neuromusculaires humains en 3D qui fait le lien entre biologie fondamentale, modélisation des maladies et découverte de traitements. Ces travaux illustrent comment la recherche de pointe du CER renforce la compétitivité de l’Europe(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre). «Je suis convaincue que nos travaux aideront les chercheurs du monde entier à mieux comprendre les maladies neuromusculaires et à accélérer le développement de nouveaux traitements», confie Mina Gouti. Le projet a également mis en lumière l’importance d’une recherche ambitieuse guidée par la curiosité. Les chercheurs avaient initialement pour objectif de reproduire en laboratoire le système neuromusculaire humain en exploitant les signaux moléculaires qui interviennent dans le développement humain. Mais au cours de ces travaux, ils ont découvert que l’association de la biologie du développement et de la bio-ingénierie pouvait encore améliorer la pertinence physiologique des organoïdes et ouvrir de nouvelles perspectives pour la découverte de traitements. «Le CER nous a donné la liberté d’explorer ces pistes inattendues en bio-ingénierie. Nous avons ainsi pu non seulement répondre aux questions que nous nous étions initialement posées, mais aussi ouvrir de nouvelles voies de recherche qui, à terme, bénéficieront à la société», conclut Mina Gouti. Le projet a obtenu une subvention «Proof of Concept» du CER(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) pour automatiser la production et l’analyse d’organoïdes neuromusculaires à l’aide de la robotique et de techniques d’imagerie avancées, ouvrant la voie à des modèles humains standardisés et à de futures applications en médecine personnalisée.
