Les chercheurs ont créé un modèle organoïde de la barrière placentaire basé sur des cellules souches, offrant un nouvel outil pour étudier la fonction placentaire et la toxicité des médicaments, améliorant potentiellement la sécurité fœtale dans le développement de médicaments.
Des chercheurs de l’Université médicale et dentaire de Tokyo (TMDU) surmontent les obstacles scientifiques et développent un modèle pour évaluer la biologie de la barrière placentaire humaine.
Pendant la grossesse, le placenta humain joue plusieurs rôles essentiels, notamment la production d’hormones et le traitement des nutriments et des déchets. Il sert également de barrière pour protéger le fœtus en développement des substances toxiques externes. Cependant, certains médicaments peuvent encore briser la barrière placentaire. Dans un article récent publié dans Communications naturellesune équipe dirigée par des chercheurs de l’Université médicale et dentaire de Tokyo (TMDU) a développé un modèle organoïde de la barrière placentaire à base de cellules souches trophoblastiques (TS) pour soutenir de nouvelles recherches biologiques.
Avancées dans la modélisation placentaire
Les villosités du placenta humain contribuent à former la barrière et sont entourées d’une couche de cellules appelées trophoblastes. Parce que la nature structurelle des villosités est essentielle à leur fonction, les lignées cellulaires et autres méthodes utilisées pour reproduire la physiologie placentaire dans des expériences en laboratoire se sont révélées inadéquates. Les cellules placentaires primaires sont également difficiles à maintenir en culture. Par conséquent, le groupe TMDU avait pour objectif de développer un in vitro modèle de villosités placentaires utilisant des cellules TS.
Dans le placenta humain, il y a des villosités placentaires et la surface des villosités est constituée de syncytiotrophoblastes, également appelées cellules barrières, qui constituent la principale barrière contre les substances étrangères. Cependant, certains médicaments pris par la femme enceinte peuvent pénétrer cette barrière placentaire et avoir des effets indésirables sur le fœtus. Crédit : Département d’ingénierie des systèmes diagnostiques et thérapeutiques, TMDU
« Les cellules TS ont la capacité de se différencier en toutes sortes de cellules placentaires constituées du placenta humain », explique le Dr Takeshi Hori, auteur principal de l’étude. « Cependant, il a été difficile de créer un modèle de barrière utilisant des cellules TS. »
Développement et test du modèle organoïde
Tout d’abord, l’équipe a ensuite généré des organoïdes trophoblastiques, un type de modèle cellulaire tridimensionnel capable d’imiter plus efficacement les détails structurels et biologiques d’un organe. Après avoir testé trois types de milieux de culture, ils ont déterminé les conditions optimales pour favoriser la formation d’organoïdes sphériques.
« La couche externe de l’organoïde contenait une seule couche de cellules appelées syncytiotrophoblastes », explique le Dr Hirokazu Kaji, auteur principal. « Cette couche affiche efficacement la fonction de barrière que nous cherchions à imiter avec ce modèle. »
Organoïdes placentaires générés à partir de cellules souches placentaires humaines (à gauche), une vue de face du modèle de barrière placentaire (au centre) et une vue latérale du modèle de barrière (image de droite, les cellules de couleur rouge en haut des couches indiquent les cellules de barrière) . Crédit : Département d’ingénierie des systèmes diagnostiques et thérapeutiques, TMDU
Sur la base des conditions de culture des organoïdes sphériques, les chercheurs ont établi des organoïdes plus plats avec un conteneur de type colonne pour évaluer facilement la translocation des composés à travers la couche barrière. Les chercheurs ont utilisé diverses méthodes pour confirmer l’intégrité de la barrière et les niveaux de maturation des organoïdes plans et pour garantir la robustesse du système. Leur analyse a également montré que le modèle pourrait être utilisé pour évaluer dans quelle mesure différents composés pouvaient traverser la barrière, notamment en examinant les coefficients de perméabilité.
Implications pour le développement de médicaments et la biologie placentaire
« L’utilisation des organoïdes comme modèle de la barrière placentaire aidera les scientifiques à mieux comprendre la biologie placentaire générale et la toxicité potentielle des médicaments », explique le Dr Hori. « Nous avons également conçu notre modèle de manière à ce que les cellules puissent être facilement cultivées et évaluées par observation microscopique. »
Le modèle organoïde basé sur les cellules TS généré dans cette étude résout efficacement bon nombre des difficultés qui ont déjà entravé les évaluations en laboratoire de la physiologie placentaire. Ce sera un outil utile non seulement pour élucider les détails du développement de cet organe, mais également pour évaluer les taux de transfert et les niveaux de toxicité de divers composés. Cela sera essentiel dans le processus de développement de médicaments pour éviter d’endommager le placenta ou le fœtus.
