Cette image montre un graphique des schémas d'expression génétique des organoïdes créés dans un laboratoire de l'Université du Montana en train de se transformer en cellules qui forment le cartilage humain. Elle est superposée sur une photo d'un organoïde présentant des couches externes et internes distinctes. Crédit : Avec l'aimable autorisation de Mark Grimes
Des chercheurs de l’Université du Montana ont développé une nouvelle méthode utilisant des cellules souches pour créer du cartilage cranio-facial, révolutionnant potentiellement les traitements des défauts et des blessures cranio-faciales.
Des chercheurs de l'Université du Montana et leurs collaborateurs ont mis au point une nouvelle technique de production de cartilage humain dans les régions de la tête et du cou. Mark Grimes, professeur de biologie à la Division des sciences biologiques de l'UM, a expliqué qu'ils ont réussi à transformer des cellules souches en cellules qui forment généralement le cartilage craniofacial humain. Les cellules souches ont la capacité de s'auto-renouveler et de se différencier en différents types de cellules.
« Les cellules qui donnent normalement naissance à ce type de cartilage sont appelées cellules de la crête neurale », a expliqué Grimes. « Nous avons découvert une nouvelle méthode pour générer des organoïdes craniofaciaux à partir de cellules de la crête neurale. »
Les organoïdes sont une version miniature et simplifiée d’un organe qui reproduit l’architecture et l’expression génétique de l’organe. « Les organoïdes sont un bon modèle pour certains tissus humains que nous pouvons étudier d’une manière qui n’est pas possible avec des tissus d’êtres humains », a-t-il déclaré.
Répondre à un besoin critique
Selon Grimes, il existe un besoin urgent de nouvelles méthodes de régénération du cartilage humain pour les 230 000 enfants qui naissent chaque année aux États-Unis avec des malformations cranio-faciales. La culture de cartilage en laboratoire pourrait également conduire à des traitements efficaces pour réparer les dommages au cartilage cranio-facial causés par des blessures.
Les chercheurs ont étudié les données d’expression génétique à l’ ARN et au niveau des protéines pour révéler comment les cellules cartilagineuses naissent à partir des cellules souches. Ils ont révélé que les cellules souches communiquent dans les premiers stades pour devenir du cartilage élastique, qui constitue les oreilles humaines.
Pour y parvenir, l’équipe a utilisé une analyse approfondie des marqueurs biologiques et des techniques de reconnaissance de formes d’apprentissage automatique pour comprendre les voies de signalisation cellulaire impliquées lorsque les cellules se différencient en cartilage.
Il est difficile de reconstruire des éléments naturels tels que les oreilles, le nez ou le larynx d’une personne avec les techniques actuelles de chirurgie plastique, et les tissus transplantés sont souvent rejetés sans immunosuppresseurs.
« Pour utiliser des cellules souches dérivées de patients afin de générer du cartilage craniofacial en laboratoire, il faut comprendre les mécanismes de différenciation spécifiques à l’homme », a déclaré Grimes. « Notre objectif est de développer un protocole de génération de cartilage craniofacial en vue d’une transplantation à partir de cellules souches humaines. »
