La carte cellulaire la plus complète de l’intestin humain à ce jour a été créée en combinant des données spatiales et unicellulaires provenant de 1,6 million de cellules.
La cartographie des cellules de l'intestin peut nous fournir des informations supplémentaires sur ce qui se passe dans des conditions telles que le cancer de l'intestin et les maladies inflammatoires de l'intestin (MII). À l’aide de cet atlas, des chercheurs du Wellcome Sanger Institute et leurs collaborateurs ont découvert le nouveau rôle d’une cellule intestinale spécifique, mettant en évidence sa contribution à un cycle d’inflammation chez certains individus, pouvant causer de la douleur et de la détresse.
L'étude, publiée aujourd'hui (20 novembre) dans Naturedétaille comment l'équipe a harmonisé plus de 25 ensembles de données unicellulaires du tractus gastro-intestinal humain (GI) pour créer à ce jour la plus grande ressource disponible gratuitement au monde sur l'intestin humain. Cela comprend des échantillons provenant de personnes ayant des problèmes de santé ainsi que de celles qui n'en ont pas.
En disposant d'une image plus complète de l'intestin humain en matière de santé et de maladie, les chercheurs peuvent identifier tous les changements ou différences clés qui pourraient être impliqués dans l'apparition de maladies telles que la colite ulcéreuse et la maladie de Crohn, et conduire à de nouvelles cibles possibles pour le développement de médicaments.
Cet article fait partie d’une collection de plus de 40 publications HCA dans des revues Nature Portfolio qui représentent une étape importante dans notre compréhension du corps humain. Ces études hautement complémentaires ont mis en lumière des aspects centraux du développement humain, de la santé et de la biologie des maladies, et ont conduit au développement d’outils et de technologies analytiques essentiels, qui contribueront tous à la création de l’Atlas des cellules humaines.
Le tractus gastro-intestinal est le nom général d’un groupe d’organes impliqués dans le système digestif qui travaillent ensemble pour absorber les nutriments contenus dans nos aliments et agissent comme une barrière contre les agents pathogènes. Cela commence par la bouche et comprend la gorge, l’œsophage, l’estomac, l’intestin grêle, le gros intestin, le rectum et l’anus.
Les affections du tractus gastro-intestinal ont un impact sur des millions de vies dans le monde. Par exemple, la colite ulcéreuse et la maladie de Crohn, qui sont deux types de MII, touchent plus de sept millions de personnes dans le monde, avec une personne sur 123 au Royaume-Uni vivant avec une MII. Les symptômes des MII peuvent varier d’une personne à l’autre et avoir un impact énorme sur la vie d’une personne. Ceux-ci incluent des douleurs abdominales, des diarrhées, des saignements rectaux, une fatigue extrême et des problèmes articulaires.
Le cancer de l'intestin, également connu sous le nom de cancer colorectal, prend naissance dans le gros intestin et constitue le quatrième cancer le plus répandu au Royaume-Uni, avec près de 43 000 personnes diagnostiquées chaque année. Dans le monde, il y a environ deux millions de cas, et on estime qu’un homme sur 17 et une femme sur 20 recevront un diagnostic de cancer de l’intestin au cours de leur vie.
En raison de l’impact de ces conditions, plusieurs études unicellulaires ont été menées pour étudier la structure cellulaire du tractus gastro-intestinal en cas de santé et de maladie. Ces études ont des processus et des systèmes d'étiquetage distincts, ce qui peut créer des difficultés lorsque des chercheurs externes tentent de les utiliser.
Dans cette dernière étude, des chercheurs du Wellcome Sanger Institute et leurs collaborateurs ont développé un nouvel outil pour harmoniser ces données, créant ainsi une ressource standardisée de cellules intestinales accessible aux chercheurs du monde entier. Cet outil pourrait également être appliqué à d’autres organes et contribuer à faciliter des études ultérieures.
L’équipe a fusionné 25 ensembles de données, ce qui a donné lieu à un atlas de 1,6 million de cellules contenant à la fois des données unicellulaires et spatiales, permettant aux chercheurs de voir quelles cellules étaient présentes, où elles se trouvaient et comment elles communiquaient avec l’environnement qui les entourait. L'atlas a été créé à partir de données provenant d'échantillons de tissus provenant de personnes sans problèmes gastro-intestinaux, ainsi que de personnes atteintes de cancers gastriques et colorectaux, de maladie cœliaque, de colite ulcéreuse et de maladie de Crohn.
L’équipe a également identifié un type de cellule intestinale susceptible de jouer un rôle dans l’inflammation. Ces cellules, connues sous le nom de cellules métaplasiques intestinales, sont connues pour participer à la guérison de la muqueuse de l’estomac. Cependant, l’équipe a découvert que ces cellules présentaient des similitudes génétiques avec d’autres cellules gastro-intestinales impliquées dans l’inflammation. Ils suggèrent que l’inflammation dans les MII entraîne des modifications de ces cellules métaplasiques, ce qui contribue activement à d’autres réponses inflammatoires.
En comprenant mieux ce cycle d’inflammation, il pourrait être possible de trouver de nouvelles façons de prévenir ou de traiter ce phénomène dans les MII et éventuellement d’appliquer ces connaissances à d’autres tissus et affections.
L’Atlas des cellules intestinales est disponible gratuitement et l’équipe a développé de nouveaux processus pour permettre l’ajout de futures études, créant ainsi une ressource évolutive et accessible aux scientifiques.
Les données spatiales et unicellulaires fournissent des informations uniques sur la manière dont les cellules intestinales interagissent, qui peuvent être utilisées pour continuer à comprendre en profondeur le fonctionnement du corps humain. La combinaison des ensembles de données unicellulaires existants nous permet de créer une image plus complète de l’intestin humain et garantit que les chercheurs peuvent travailler ensemble pour continuer à bénéficier à la santé humaine. Notre Atlas des cellules intestinales est également harmonisé et disponible gratuitement, et nous espérons que les gens continueront à s'appuyer sur cela, en ajoutant des données que les scientifiques du monde entier pourront utiliser.
M. Amanda Oliver, premier auteur, Wellcome Sanger Institute
Le Dr Rasa Elmentaite, co-auteur principal du Wellcome Sanger Institute et actuellement chez Ensocell Therapeutics, a déclaré : « Comme l'atlas intégré contient une si grande quantité de données, provenant de personnes avec ou sans problèmes intestinaux, nous avons pu découvrir un type de cellule pathogène qui peut jouer un rôle dans certaines maladies chroniques et pourrait être une cible d'intervention à l'avenir. Cela démontre la puissance de l'utilisation d'atlas unicellulaires intégrés dans la recherche, et je suis convaincu que l'application de cette approche sera possible. d'autres tissus et organes mèneront à de nouvelles découvertes thérapeutiques pour une gamme de conditions.
Le professeur Sarah Teichmann, co-auteur principal et co-fondateur du Human Cell Atlas, auparavant au Wellcome Sanger Institute et maintenant au Cambridge Stem Cell Institute de l'Université de Cambridge, a déclaré : « Une compréhension détaillée des cellules grâce au système de cellules humaines Atlas aidera à expliquer de nombreux aspects de la santé humaine et des maladies et éventuellement à éclairer de nouvelles voies de traitement. Cet atlas harmonisé des cellules intestinales montre ce qui peut être réalisé grâce à une collaboration ouverte avec des scientifiques du monde entier et a conduit à une ressource combinée accessible qui peut être utilisée par tous. trouver de nouvelles façons de comprendre et traiter la maladie.
