Image d’immunofluorescence d’un organoïde de polykystose rénale. Crédit : NTU Singapour
L'étude révolutionnaire de NTU Singapour sur les « mini-reins » offre un nouvel espoir pour le traitement de la maladie polykystique des reins, le minoxidil apparaissant comme un traitement prometteur.
Des scientifiques de l'Université technologique de Nanyang à Singapour (NTU Singapour) ont réussi à développer des « mini-reins » en laboratoire et à les greffer à des souris vivantes, révélant ainsi de nouvelles connaissances sur les défauts métaboliques et un traitement potentiel pour la maladie polykystique des reins.
Les « mini reins », ou organoïdes rénaux, sont des structures ressemblant à des reins cultivées en laboratoire à l'aide de cellules souches. Dans l'étude menée par la Lee Kong Chian School of Medicine (LKCMedicine) de NTU, les chercheurs ont cultivé les organoïdes en utilisant des cellules cutanées dérivées de patients atteints de maladie polykystique des reins (PKD), une forme répandue de maladie génétique qui affecte 1 individu sur 1 000 dans toutes les ethnies.(1)
Les personnes atteintes de PKD évoluent souvent vers une insuffisance rénale terminale entre la cinquantaine et la soixantaine, les options de traitement standard disponibles étant la dialyse ou la transplantation rénale. Cependant, la dialyse compromet considérablement la qualité de vie d'un patient, tandis qu'un rein transplanté peut être difficile à acquérir. Une autre option est le Tolvaptan, un médicament approuvé par la Food and Drug Administration (FDA), qui est très coûteux et a de graves effets secondaires sur le foie.
Image d’organoïdes microscopiques de rein kystique dérivés de cellules souches pluripotentes induites par le patient. Crédit : NTU Singapour
Pour répondre au besoin d'un traitement plus efficace pour les patients atteints de PKD, l'équipe de recherche de NTU a cherché à mieux comprendre la maladie en greffant leurs mini reins nouvellement développés chez des souris.
Des études antérieures ont été menées sur des mini-rognons cultivés dans une assiette, qui ne pouvaient imiter que partiellement la structure et la fonction des reins. Les scientifiques de NTU ont greffé les mini reins sur des souris vivantes pour reproduire de manière exhaustive les caractéristiques pathologiques de la maladie rénale, notamment le flux sanguin, le mouvement des fluides (liquide tubulaire) et la communication cellulaire avec d'autres organes.
Le professeur adjoint Xia Yun, chercheur principal du LKCMedicine, a déclaré : « La greffe de l'organoïde rénal chez la souris nous a fourni une approche physiologiquement sophistiquée pour étudier la maladie polykystique des reins, car nous avons pu imiter avec succès les caractéristiques critiques de la maladie similaires à celles observées chez les patients rénaux humains. »
Les caractéristiques critiques de la maladie comprenaient des anomalies telles que la formation spontanée de kystes dans les reins et les dommages ultérieurs à ses minuscules tubes.
Les membres de l'équipe de recherche de LKCMedicine comprennent (debout, LR) : l'associé de recherche Liu Meng, le chercheur Dr Zhang Chao, (assis, LR) le professeur adjoint Foo Jia Nee et le professeur adjoint Xia Yun. Crédit : NTU Singapour
Innovations dans la recherche sur le traitement de la PKD
Dans leur étude, rapportée dans la revue scientifique Cellule souche, l'équipe de recherche de NTU a déclaré qu'elle pensait que leurs mini reins greffés étaient de haute qualité car les kystes persistaient sans stimulation de stress supplémentaire ni produits chimiques, même après avoir été retirés des souris vivantes pour des investigations plus approfondies dans une assiette. En revanche, les organoïdes rénaux antérieurs cultivés dans une boîte ne peuvent pas former de kystes sans stimulation par le stress.
Le professeur adjoint Foo Jia Nee, co-investigateur du LKCMedicine, a déclaré : « La similitude entre la manifestation de la maladie observée dans notre mini modèle de rein greffé et les expériences réelles de patients atteints de polykystose rénale suggèrent que la croissance d'organoïdes rénaux et leur greffe dans des souris vivantes pourraient être bénéfique pour étudier la maladie et un outil utile pour tester de nouveaux traitements.
Anomalies métaboliques dans la maladie polykystique des reins
Les scientifiques savent depuis longtemps que des anomalies dans la structure des cellules rénales, ou du cil primaire, provoquent la formation de kystes dans les reins. Cependant, les tests visant à comprendre le mécanisme de régulation et la relation entre le cil primaire et le métabolisme cellulaire (autophagie) chez les souris vivantes atteintes de PKD n'ont pas été possibles jusqu'à présent.
En étudiant le développement de la PKD chez des souris vivantes et en testant les voies cellulaires, les chercheurs ont découvert que stimuler l’autophagie pourrait réduire la gravité des kystes dans le mini rein.
Après avoir établi que stimuler l’autophagie pouvait réduire les kystes, les scientifiques du NTU ont sélectionné 22 médicaments connus pour leurs effets sur le métabolisme cellulaire et les ont testés en laboratoire. Les résultats ont montré que le minoxidil, un médicament clinique largement utilisé pour soigner l’hypertension et la perte de cheveux, réduisait efficacement la formation de kystes dans le nouveau modèle murin.
Implications et études futures
Le professeur adjoint Xia Yun a déclaré : « Notre étude a démontré comment les kystes dans les reins polykystiques peuvent être réduits en stimulant l'autophagie, ce qui suggère que cela pourrait être un traitement prometteur pour la PKD. De plus, l’innocuité clinique prouvée du minoxidil pourrait lui permettre d’être rapidement réutilisé pour traiter les patients atteints de PKD en clinique. Cependant, des recherches supplémentaires seront nécessaires pour établir ce potentiel.
Commentant en tant qu'expert indépendant, le professeur agrégé Ng Kar Hui, consultant principal, Division de néphrologie pédiatrique, de dialyse et de transplantation rénale, Département de pédiatrie, Khoo Teck Puat – Institut universitaire national de médecine pédiatrique, Hôpital universitaire national, a déclaré : « La maladie polykystique des reins est l’une des principales causes de maladies rénales chroniques chez les adultes. Un traitement efficace pourrait potentiellement améliorer le nombre croissant de personnes souffrant d’insuffisance rénale à Singapour. L’établissement de tels modèles dans des organismes vivants nous rapproche de la recherche de davantage d’options de traitement.
Dans les études futures, l’équipe NTU testera l’efficacité du minoxidil et adaptera les mini modèles de rein pour étudier d’autres maladies rénales en plein essor sans fondement génétique fort, comme la maladie rénale diabétique.
Remarques
- Harris, PC et Torres, VE (2009). Polykystose rénale. Revue annuelle de médecine. Tome 60, 321-337.
