En développant des intestins cultivés en laboratoire, les chercheurs ont identifié deux sous-types moléculaires uniques de la maladie de Crohn, fournissant ainsi des informations essentielles pour des approches thérapeutiques personnalisées visant à traiter la maladie plus efficacement.
Étude : Une biobanque organoïde vivante de patients atteints de la maladie de Crohn révèle des sous-types moléculaires pour des thérapies personnalisées.
Dans une étude récente publiée dans la revue Rapports cellulaires Médecineles chercheurs ont créé des intestins grêles cultivés en laboratoire, appelés organoïdes, à partir d'échantillons de tissus de patients atteints de la maladie de Crohn (MC) pour caractériser leurs caractéristiques phénotypiques et génotypiques.
La maladie de Crohn (MC) est une maladie digestive de longue durée présentant des symptômes variables selon les individus. L'inflammation entraîne des changements pathologiques dans la MC, qui sont d'origine multifactorielle. Il n’existe actuellement aucun moyen idéal d’étudier la MC avant de procéder à des tests sur des humains, et il n’existe aucun remède. Un défi important est l’absence d’un modèle préclinique fiable qui reproduit la complexité de la maladie humaine, et les efforts visant à développer avec succès des traitements contre la MC ont échoué car les facteurs qui influencent l’hétérogénéité et l’évolution de la MC ne sont pas clairs.
À propos de l'étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont développé des organoïdes dérivés de patients (PDO) et les ont analysés au niveau moléculaire pour identifier les voies sous-jacentes à la physiopathologie de la maladie de Crohn et développer des traitements efficaces.
L'étude du centre de maladies inflammatoires de l'intestin (IBD) de l'UC San Diego a inclus 34 patients atteints de MC, dix personnes atteintes de colite ulcéreuse (CU) et neuf témoins sains. Les patients atteints de MC présentaient une maladie cliniquement confirmée et indiquée pour une endoscopie. Parmi les patients atteints de MC, la tranche d'âge était de 20 à 74 ans ; 52 % étaient des hommes, 74 % étaient de race blanche, 64 % avaient fourni des échantillons du côlon ou de l'iléo-côlon et 23 % étaient biologiquement naïfs. En utilisant la classification de Montréal, l'équipe a classé la MC dans les sous-types B1 (35 %), B2 (39 %), B3 (26 %) et périanal (10 %).
Les chercheurs ont utilisé des cellules souches adultes provenant de patients atteints de MC pour développer des organoïdes. Ils ont biopsié le côlon pour obtenir des échantillons de tissus transformés en organoïdes. Cette collection d’organoïdes est une biobanque qui sert de ressource pour étudier la maladie. Les chercheurs ont analysé les caractéristiques cliniques des organoïdes, les ont phénotypés au moyen d'approches multiomiques, notamment l'analyse du transcriptome et du génome, et ont effectué une correspondance modèle/tissu CD en validant informatiquement les organoïdes par rapport aux ensembles de données des patients et en évaluant la réponse organoïde à divers médicaments.
L’équipe a effectué des techniques à haut débit, notamment l’analyse de séquençage de cellules unicellulaires et d’ARN de 154 000 variantes génétiques associées à la MC ou à l’IBD. Dans l’analyse phénotypique, la microscopie optique et quantitative à fluorescence a évalué la morphologie cellulaire. L'immunofluorescence et la résistance électrique trans-épithéliale (TEER) dans les monocouches dérivées d'entéroides (EDM) mesurées par microscopie électronique à transmission (TEM) ont évalué l'intégrité de la barrière. L’imagerie confocale a estimé le rapport cellules Paneth/Goblet. La cytométrie en flux et les tests immuno-enzymatiques (ELISA) ont indiqué un stress génotoxique. L'expression de la bromodésoxyuridine et du Ki67 indiquait une prolifération cellulaire. Les tests TUNEL ont évalué l'apoptose. Les tests de β-galactosidase associée à la sénescence (SA-βGal) ont mesuré la sénescence.
Résultats
Les organoïdes imitent les conditions réelles de la maladie dans les intestins des patients atteints de MC. L’équipe a identifié deux types de MC dans les organoïdes : le type infectieux immunodéficient (IDICD) et le type fibrosténotique induit par le stress et la sénescence (S2FCD). L'IDICD se caractérise par une activité immunitaire altérée contre les bactéries, tandis que le S2FCD présente des signes de stress oxydatif et de vieillissement cellulaire, conduisant à un épaississement et un rétrécissement des intestins.
Les organoïdes de la CD pénétrante (P, B3) et de la maladie périanale appartenaient au groupe IDICD. Une régulation positive clé a été trouvée dans le gène du récepteur polymère des immunoglobulines (PIGR), connu pour augmenter le risque de maladie inflammatoire de l’intestin. Le type IDICD présentait une clairance microbienne altérée, une réponse cytokinique inadéquate, des défauts des cellules de Paneth et une prolifération et un renouvellement cellulaires plus élevés. Le sous-type hébergeait fréquemment le domaine d’oligomérisation de liaison aux nucléotides contenant des allèles 2 (NOD2) et 16 de type 1 (ATG16L1) liés à l’autophagie qui augmentent le risque de MC.
Le stress génotoxique, les dommages oxydatifs et les modifications profibrotiques caractérisent le sous-type S2FCD. Ce type présentait des mutations de la protéine-interleukine-18 (YAP1-IL-18) associées au Oui liées à l'inflammation. Les organoïdes S2FCD présentaient également de graves défauts structurels, tels que des schémas de croissance dysmorphiques et des jonctions épithéliales perturbées, qui peuvent contribuer à une altération de la fonction intestinale.
Le pacritinib (PAC), qui inhibe la Janus kinase (JAK), a inversé la sénescence. La metformine, un médicament anti-sénescence connu, a été utilisée comme contrôle dans ces expériences. PAR5359, un puissant agoniste de PPARα/γ, a inversé la clairance bactérienne altérée dans les CD-EDM. Le probiotique E. coli Nissle 1917 et le postbiotique Hylak Forte ont inversé le dysfonctionnement de la barrière épithéliale. Alors que PAC a effectivement inversé la sénescence dans les organoïdes S2FCD, PAR5359 ne l’a pas fait. De même, PAR5359 a amélioré la clairance microbienne dans les organoïdes IDICD, mais pas le PAC. Ces résultats mettent en évidence le potentiel de stratégies thérapeutiques personnalisées, car différents traitements ne se sont révélés efficaces que pour des sous-types spécifiques de MC.
L'étude met en évidence l'hétérogénéité moléculaire et phénotypique des sous-types de MC qui pourrait expliquer la gravité différente des symptômes de la MC selon les individus. Les résultats mettent également en valeur l’utilité des PDO pour étudier les réponses spécifiques des patients aux thérapies et identifier les gènes et les médicaments susceptibles d’améliorer le diagnostic et la gestion de la MC. L'identification des voies moléculaires sous-jacentes à la pathogenèse d'un sous-type spécifique de MC pourrait faciliter le développement d'une médecine personnalisée pour satisfaire les besoins individuels et réduire la charge de morbidité.
