Une équipe de recherche dirigée par l'Institut de bio-ingénierie de Catalogne (IBEC) et en collaboration avec l'Institut de recherche biomédicale de La Corogne (INIBIC), ainsi qu'avec d'autres groupes de recherche internationaux, a développé une technologie pionnière qui permet de produire des organoïdes rénaux humains de manière évolutive. Cette technologie permet aux organoïdes d’être combinés avec des reins de porc en dehors du corps, puis de les transplanter dans le même animal pour évaluer leur viabilité. Cette étude révolutionnaire, publiée dans la revue Nature Biomedical Engineering, constitue une étape importante dans la médecine régénérative et personnalisée. Il ouvre la voie à l’utilisation d’organoïdes rénaux dérivés de cellules souches humaines dans des essais cliniques de thérapie cellulaire.
Dirigés par le Dr Núria Montserrat, chercheuse principale à l'IBEC au moment de l'étude et aujourd'hui ministre de la Recherche et des Universités du gouvernement de Catalogne, ces travaux sont le résultat de plus d'une décennie de recherche scientifique consacrée à la médecine régénérative et à la bio-ingénierie des organes. Grâce à ces recherches soutenues, l’équipe a réussi à combiner pour la première fois des organoïdes rénaux humains avec des reins de porc vivants connectés à des machines de perfusion normothermiques. Ces dispositifs sont couramment utilisés dans les salles d’opération pour maintenir les organes vivants et oxygénés à l’extérieur du corps avant la transplantation. Ils ont permis à l’équipe de recherche d’insérer des organoïdes humains dans des reins de porc et de surveiller leur intégration et leur fonction en temps réel.
« Notre recherche montre que la combinaison des technologies de perfusion organoïde et ex vivo peut permettre des interventions cellulaires dans des conditions entièrement contrôlées« , explique le Dr Montserrat. « L’objectif à long terme est de pouvoir régénérer ou réparer un organe avant sa transplantation. Cela pourrait réduire les délais d’attente pour les patients chroniques et augmenter le nombre d’organes viables pour la transplantation.«
Une technologie évolutive et sécurisée
Un organoïde rénal est une structure tridimensionnelle mesurant quelques micromètres qui est cultivée en laboratoire à partir de cellules souches humaines. Bien qu’il ne s’agisse pas d’un organe complet, il reproduit bon nombre de ses principales structures et fonctions. Grâce à ces caractéristiques, les organoïdes nous permettent d’étudier le développement des reins, de tester de nouveaux médicaments et on espère qu’ils pourront éventuellement être utilisés pour réparer les tissus rénaux endommagés ou améliorer les organes destinés à la transplantation.
Cette étude présente une méthode systématique et évolutive pour produire des milliers d’organoïdes rénaux humains à l’aide de techniques de microagrégation et de génie génétique, ce qui est une première.
« Malgré le grand potentiel clinique des organoïdes, l’un des défis majeurs liés à l’application de cette technologie à de véritables traitements médicaux a été de produire ces organoïdes de manière évolutive, uniforme et abordable. Désormais, grâce à notre nouvelle méthode, nous pouvons générer des milliers d’organoïdes rénaux dans des conditions contrôlées en peu de temps avec une grande précision, sans avoir recours à des composants complexes. Cela ouvre la porte à des applications telles que le dépistage de médicaments et la recherche sur les maladies.« , déclare le Dr Elena Garreta, chercheuse principale au sein du groupe Puripotence pour la régénération des organes de l'IBEC et co-premier auteur de l'étude.
De plus, la perfusion des organoïdes dans les reins à l'aide des machines susmentionnées offre un avantage clé : elle permet de mesurer les paramètres physiologiques de l'organe en temps réel, permettant ainsi de détecter immédiatement tout signe de dommage ou de rejet. Les expériences ont été réalisées à la fois ex vivo (en dehors de l'organisme) et in vivo (chez le même animal), en utilisant un modèle de transplantation porcine très similaire au rein humain.
L’équipe de recherche a observé que 24 et 48 heures après la transplantation, les organoïdes humains restaient intégrés au tissu rénal porcin. Ils ont maintenu leur viabilité et n’ont déclenché aucune réponse immunitaire significative. Le rein transplanté a continué à fonctionner normalement et il n’y avait aucun signe de dommage ou de toxicité.
Vers la régénération des organes avant la transplantation
Selon les auteurs, cette méthodologie permet d'envisager un scénario clinique dans lequel les organes destinés à la transplantation peuvent être traités et préparés avant l'implantation. La collaboration avec l'Institut de recherche biomédicale de La Corogne (INIBIC), l'Organisation nationale de transplantation (ONT) et d'autres institutions, comme l'Institut de santé Carlos III (ISCIII), a été essentielle pour transférer cette recherche dans un cadre chirurgical préclinique réaliste.
Un projet collaboratif à fort impact.
L'article, intitulé « Production systématique d'organoïdes rénaux humains destinés à la transplantation dans des reins porcins au cours ex vivo machine perfusion », est le résultat d'une collaboration entre IBEC, CIBER-BBN, INIBIC, ONT, UB, le Navarra Health Research Institute, le Málaga Biomedical Research Institute, l'Université de Californie, le Centre de bioingénierie et de régénération tissulaire de Californie, l'Institut de recherche en sciences alimentaires (CSIC-UAM), le Centre médical universitaire de Groningen, les Hôpitaux universitaires de Louvain, le Centre national de microbiologie (ISCIII), le HM Hospitals Health Research Institute, le L'Université de Louvain, CIBERONC et le Networking Biomedical Research Center in Bioengineering ont également participé aux travaux.
Le Dr Elena Garreta est professeur agrégé au Département de biologie cellulaire, physiologie et immunologie de l'Université de Barcelone (UB).
