L'ingénierie de tissu hépatique à partir de cellules souches embryonnaires
Contrairement aux cellules souches adultes, les cellules souches embryonnaires sont capables de se différencier en n'importe quel type de cellule ou de tissu. Malheureusement, dans certaines situations comme les cellules de foie (appelées hépatocytes) artificielles, plusieurs problèmes compliquent le processus avec l'existence de populations cellulaires mixtes, une fonction métabolique minimale et une dé-différentiation à long terme. Le projet MICROLIVERMATURATION (Gene network-based maturation of embryonic stem cell-derived hepatocytes in a microfabricated array) a étudié comment résoudre ces questions. Les chercheurs du projet ont commencé leurs travaux en partant de l'hypothèse qu'une modulation de l'activité du facteur de transcription pouvait rendre les hépatocytes différenciés similaires aux hépatocytes matures. Pour développer et optimiser un protocole reproductible de 16 jours, ils ont utilisé un appareil microfluidique de pointe appelé un réseau de cellules vivantes (LCA, living cell array). Les puces LCA présentent des bibliothèques de protéines à fluorescence verte (GFP pour green fluorescent protein) qui servent de marqueurs pour le dépistage, le suivi, la compréhension et le contrôle des phénomènes transcriptionnels. Ils ont ainsi généré des hépatocytes immatures viables similaires aux hépatocytes fœtaux capables d'exprimer de l'albumine ainsi que la protéine alpha-fétoprotéine. Ces cellules étaient très homogènes et similaires aux hépatocytes humains. Les chercheurs ont pu identifier trois molécules agonistes capables de se fixer sur les récepteurs et d'activer une réponse biologique. Ces molécules jouent un rôle essentiel au niveau de l'activité du facteur de transcription et la maturation métabolique des cellules. Les chercheurs du projet ont fait de grands projets sur les exigences nutritionnelles d'un protocole optimisé. Les travaux ont démontré qu'une meilleure glycolyse dans les CSPh encourage la production d'Ac-CoA et l'acétylation d'histone conséquente. L'activation mitochondriale dans les premières heures de la différenciation bloque cette voie, poussant la dé-acétylation et l'implication des cellules souches. Le microbiome intestinal est essentiel dans la production de métabolites clés contrôlant la dernière étape de la maturation d'hépatocytes. En passant de l'alimentation placentaire à l'alimentation entérale, le foie du fœtus est exposé à de nouveaux métabolites du microbiome qui poussent les hépatocytes à acquérir un phénotype mature. La recherche a montré que l'acide lithocholique provenant du microbiome et la vitamine K2 agissaient en synergie pour induire le récepteur X de prégnane (PRX) et activer le métabolisme pharmacologique naissant dans les CSPh. Les travaux de MICROLIVERMATURATION sont les premiers à produire des hépatocytes de CSPh fonctionnels pour le dépistage de la toxicité pharmacologique. Les résultats ont démontré la toxicité de 12 composants avec une précision supérieure à 95 %. La recherche a été publiée dans des revues de haut niveau comme Cell Metabolism et Hepatology.
Mots‑clés
Foie, cellules souches embryonnaires, CSEh, hépatocytes, réseaux de cellules vivantes, microbiome intestinal, toxicité médicamenteuse