Des organes hépatiques avec des réseaux de vaisseaux sanguins appropriés ont été produits avec succès, comme indiqué par des chercheurs de l'Institut des sciences Tokyo et du centre médical de l'hôpital pour enfants de Cincinnati. Cette progression aborde un défi majeur dans la réplication du système vasculaire complexe du foie dans les tissus cultivés en laboratoire. En utilisant un nouveau système de culture 3D, les chercheurs ont obtenu l'auto-organisation de quatre types de cellules précurseurs distinctes en organoïdes fonctionnels, capables de produire des facteurs de coagulation essentiels dans une hémophilie un modèle de souris.
Au cours de la dernière décennie, les organoïdes sont devenus un objectif majeur de la recherche biomédicale. Ces organes simplifiés et cultivés en laboratoire peuvent imiter les aspects importants de la biologie humaine, servant d'outil accessible et puissant pour étudier les maladies et tester les médicaments. Cependant, la réplication des arrangements complexes et des réseaux de vaisseaux sanguins trouvés dans les vrais organes reste un obstacle majeur. Cela est particulièrement vrai pour le foie, dont les fonctions métaboliques et de désintoxication reposent sur son système vasculaire hautement spécialisé.
En raison de ces limites, les scientifiques n'ont pas pleinement exploité dans le potentiel des organoïdes hépatiques pour étudier et traiter les maladies hépatiques. Par exemple, dans l'hémophilie A, une condition où le corps ne peut pas produire suffisamment de facteur de coagulation critique, les traitements actuels impliquent souvent des injections coûteuses et fréquentes. Une solution idéale à long terme restaurerait la capacité du corps à produire ses propres facteurs de coagulation, qui pourraient, en théorie, être obtenus à l'aide d'organeïdes hépatiques avec des structures de vaisseaux sanguins entièrement fonctionnels appelés sinusoïdes.
Dans une étude récente, une équipe de recherche dirigée par le professeur Takanori Takebe de l'Institut de recherche intégrée de l'Institut des sciences Tokyo (Science Tokyo), du Japon et du Cincinnati Children's Hospital Center, aux États-Unis, a créé avec succès les premiers organes hépatiques du monde contenant des vaisseaux sanguins authentiques de type sinusoïdal. Leur étude, publiée en ligne dans la revue Génie biomédical de la nature Le 25 juin 2025, décrit une nouvelle méthode de culture qui permet à quatre types différents de cellules progénitrices de s'auto-organisation en organoïdes hépatiques fonctionnels.
Premièrement, les chercheurs ont établi une technique pour produire de manière fiable les progéniteurs endothéliaux sinusoïdaux hépatiques (LSEP) à partir de cellules souches pluripotentes induites par l'homme, ce qui avait été difficile à faire ses études dans les études précédentes. Ils y ont réussi grâce à un protocole de culture minutieux et à une analyse rapide des changements transcriptionnels clés qui se produisent lorsque les cellules souches se différencient en cellules endothéliales.
Après cela, les chercheurs ont développé une méthode de culture 3D innovante appelée interface air-liquide multicouche inversée (IMALI), qui consiste à organiser plusieurs types de cellules dans un environnement de gel spécialisé. Lorsqu'il est cultivé à l'aide de la méthode Imali, les cellules endodermes hépatiques, les cellules mésenchymateuses, les cellules endothéliales artérielles et les LSEP s'auto-organiser en organoïdes hépatiques en forme de dôme d'environ 3 mm de diamètre.
Grâce à une analyse génétique détaillée, l'équipe a découvert que ces organoïdes ont développé quatre types distincts de cellules de vaisseau sanguin, les cellules de vaisseau sinusoïdal devenant dominantes au fil du temps.
Cette technique fournit une méthode fondamentale pour intégrer les structures vasculaires spécifiques aux organes en organoïdes, contribuant à la compréhension de la biologie et des maladies humaines. «
Professeur Takanori Takebe de l'Institut de recherche intégrée à l'Institut des sciences Tokyo
Plus important encore, les organoïdes pourraient reproduire avec précision certaines fonctions métaboliques du foie clés, y compris la production stable de facteurs de coagulation. Lorsqu'ils sont transplantés dans un modèle d'hémophilie A de souris, les organoïdes ont considérablement amélioré les symptômes de saignement jusqu'à 5 mois. Des résultats favorables ont également été obtenus dans des tests avec des échantillons de plasma humain de personnes ayant des carences de coagulation.
Ces résultats soulignent le véritable potentiel des organes correctement vascularisés, comme le remarque Takebe, « Nos organoïdes améliorés peuvent soutenir le développement de thérapies régénératives pour les troubles de la coagulation et l'insuffisance hépatique terminale, ainsi que la découverte de médicaments et la modélisation des maladies« Cette technologie pourrait conduire à des progrès en médecine personnalisée, où les organoïdes cultivés à partir de cellules d'un patient pourraient être utilisés pour fournir des traitements sur mesure ou servir de plateformes de test pour évaluer les réponses médicamenteuses.
L'équipe de recherche prévoit d'explorer davantage les applications de ces organoïdes hépatiques et d'évaluer leur stabilité et leur sécurité à long terme à des fins cliniques. D'autres efforts pourraient même étendre les informations dérivées de cette étude à d'autres types d'organoïdes.
