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Parties cultivées en laboratoire

Reconstruire un membre manquant n’est pas une mince affaire – pour une étoile de mer ou une salamandre, des créatures bien connues pour utiliser des « superpouvoirs » de régénération pour remplacer bras et queues manquants. Mais ce ne sont pas les seuls animaux capables de reconstruire des parties du corps qui ont été détruites ou endommagées. Les cerfs peuvent faire repousser jusqu’à 30 kilogrammes (66 livres) de bois. (30 kilogrammes) de bois en seulement trois mois. Le poisson zèbre peut faire repousser son cœur, tandis que les vers plats ont démontré qu’ils pouvaient régénérer leur propre tête.

Pour les humains, cependant, ce qui est perdu est perdu – ou l’est-il ?

Les cellules individuelles de votre corps sont constamment remplacées à mesure qu’elles s’usent, un processus qui ralentit avec le vieillissement mais qui se poursuit tout au long de la vie humaine. Vous pouvez même observer cette régénération fréquente et visible dans l’un de vos organes : votre peau. En fait, les humains perdent toute leur couche externe de peau toutes les deux à quatre semaines, perdant ainsi environ 510 grammes de cellules cutanées par an, selon l’American Chemical Society.

Pour autant, la régénération d’organes et de parties du corps complets, une pratique courante chez les Seigneurs du Temps de « Doctor Who », dépasse le cadre de la biologie humaine. Mais ces dernières années, les scientifiques ont réussi à cultiver une série de structures corporelles humaines, des structures similaires qui ont été testées avec succès sur des animaux, et des organes humains à petite échelle connus sous le nom d' »organoïdes », qui sont utilisés pour étudier la fonction et la structure des organes humains à un niveau de détail qui était auparavant impossible. Voici quelques exemples récents :

Trompes de Fallope

Utilisant des cellules souches, des scientifiques de l’Institut Max Planck de biologie de l’infection de Berlin ont cultivé la couche cellulaire la plus interne des trompes de Fallope humaines, les structures qui relient les ovaires et l’utérus. Dans un communiqué publié le 11 janvier, les chercheurs décrivent les organoïdes obtenus comme partageant les caractéristiques et les formes propres aux trompes de Fallope de taille normale.

Minicerveau

Un cerveau cultivé en laboratoire de la taille d’une gomme à crayon a été cultivé à partir de cellules de peau par des scientifiques de l’Université d’État de l’Ohio (OSU), et est structurellement et génétiquement similaire au cerveau d’un fœtus humain de 5 semaines. Décrit comme « un changeur de cerveau » par les représentants de l’OSU dans une déclaration du 18 août, l’organoïde possède des neurones fonctionnels avec des prolongements porteurs de signaux tels que des axones et des dendrites. Sur la photo du minicerveau, des étiquettes identifient les structures que l’on trouve généralement dans un cerveau fœtal.

Mini-cœur

Les chercheurs ont incité des cellules souches à se développer en muscle cardiaque et en tissu conjonctif, puis à s’organiser en minuscules chambres et à « battre ». Dans une vidéo de la réalisation, les cellules du muscle cardiaque (indiquées par le rouge au centre) battent tandis que le tissu conjonctif (anneau vert) fixe le mini-cœur au plat où il s’est développé. Kevin Healy, professeur de bio-ingénierie à l’université de Californie à Berkeley et co-auteur principal de l’étude, a déclaré dans un communiqué. « Cette technologie pourrait nous aider à dépister rapidement les médicaments susceptibles de générer des malformations cardiaques à la naissance, et à orienter les décisions concernant les médicaments dangereux pendant la grossesse. » La recherche a été publiée en mars 2015 dans la revue Nature Communications

Minikidney

Une équipe de scientifiques australiens a cultivé un minikidney, en différenciant des cellules souches pour former un organe avec les trois types distincts de cellules rénales pour la première fois. Les chercheurs ont fait pousser l’organoïde selon un processus qui suit le développement normal du rein. Dans l’image, les trois couleurs représentent les types de cellules rénales qui forment les « néphrons », les différentes structures à l’intérieur du rein.

Minilung

Des chercheurs de plusieurs institutions ont collaboré pour faire pousser des organoïdes pulmonaires en 3D qui ont développé des bronches, ou structures des voies respiratoires, et des sacs pulmonaires. « Ces mini-organoïdes peuvent imiter les réactions des tissus réels et constitueront un bon modèle pour étudier la façon dont les organes se transforment avec la maladie et comment ils pourraient réagir à de nouveaux médicaments », a déclaré Jason R. Spence, auteur principal de l’étude et professeur adjoint de médecine interne et de biologie cellulaire et du développement à la faculté de médecine de l’Université du Michigan. Les minilung ont survécu en laboratoire pendant plus de 100 jours.

Ministomac

Des ministomacs qui ont mis environ un mois à être cultivés dans une boîte de Pétri ont formé des « structures ovales et creuses » ressemblant à l’une des deux sections de l’estomac, a déclaré Jim Wells, coauteur de l’étude et professeur de biologie du développement au centre médical de l’hôpital pour enfants de Cincinnati. Wells a déclaré à Live Science que les estomacs minuscules, qui mesurent environ 3 millimètres de diamètre, seraient particulièrement utiles aux scientifiques qui étudient les effets d’une certaine bactérie à l’origine de maladies gastriques. En effet, cette bactérie se comporte différemment chez les sujets animaux, a-t-il expliqué.

Vagin

En avril 2014, une étude publiée dans la revue The Lancet décrivait les transplantations réussies de vagins cultivés en laboratoire, créés en nourrissant les cellules des patientes sur un échafaudage en forme de vagin. Les transplantations, réalisées plusieurs années auparavant chez quatre filles et jeunes femmes âgées de 13 à 18 ans, ont corrigé une anomalie congénitale dans laquelle le vagin et l’utérus sont absents ou sous-développés. Les adolescentes ont été examinées chaque année pendant huit ans après les greffes, période pendant laquelle les organes ont fonctionné normalement, permettant des rapports sexuels sans douleur.

Pénis

Des scientifiques de l’Institut de médecine régénérative de Wake Forest ont utilisé des cellules de lapin pour faire pousser du tissu érectile pénien, en transplantant les pénis cultivés en laboratoire sur des lapins mâles, qui se sont ensuite accouplés avec succès. Mais le processus en est encore au stade expérimental et l’approbation de la Food and Drug Administration américaine est nécessaire pour que l’équipe puisse étendre ses travaux et incorporer des tissus et des sujets humains. L’Institut de médecine régénérative des forces armées américaines fournit des fonds pour cette étude, car la recherche pourrait bénéficier aux soldats qui ont subi des blessures à l’aine au combat.

Esophage

À l’Université médicale d’État de Kuban à Krasnodar, en Russie, une équipe internationale de scientifiques a construit un œsophage fonctionnel en cultivant des cellules souches sur un échafaudage pendant trois semaines ; ils ont ensuite implanté avec succès l’organe chez des rats. Les scientifiques ont testé la durabilité du nouvel œsophage en le gonflant et le dégonflant 10 000 fois, en implantant les structures artificielles chez 10 rats et en remplaçant jusqu’à 20 % des organes d’origine des animaux.

Oreille

Écoutez ça : Des scientifiques ont imprimé en 3D des oreilles humaines, les cultivant en enrobant des formes d’oreilles moulées avec des cellules vivantes qui se sont développées autour de l’armature. Les chercheurs ont créé le moule en forme d’oreille en modélisant l’oreille d’un enfant à l’aide d’un logiciel 3D, puis en envoyant le modèle à une imprimante 3D. Une fois le moule en main, ils l’ont injecté avec un cocktail de cellules d’oreille vivantes et de collagène de vache, et « une oreille est sortie », rapporte Live Science. Les oreilles fabriquées ont ensuite été implantées sur des rats pendant un à trois mois, tandis que les scientifiques évaluaient les changements de taille et de forme au fur et à mesure de la croissance des organes.

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