Communication scientifique
Séance du 13 avril 2021

Les organoïdes : une modélisation tridimensionnelle des organes in vitro aux usages multiples

Organoids: Three-dimensional modelling of organs in vitro for multiple uses

R. Ardaillou* , P. Debré*, M. Delpech* au nom de la Commission I de l’Académie nationale de médecine

Les auteurs déclarent ne pas avoir de liens d’intérêts.

Résumé

Les organoïdes sont des copies d’organes chez l’animal et l’homme. Ils sont utilisés essentiellement in vitro. Les cellules à leur origine sont les cellules souches induite pluripotentes (iPS), les cellules souches embryonnaires, les cellules souches multipotentesinduites d’organes et les progéniteurs. Les plus utilisées sont les iPS, soit allogéniques pour un usage multiple, soit autologues comme outil d’une médecine personnalisée. Pratiquement, tous les organes ont été copiés. Les avantages de la méthode sont nombreux : éviter l’expérimentation sur l’animal in vivo, étudier les interactions cellulaires et les médiateurs paracrines qui les conditionnent, analyser le génome de sujets atteints de maladies héréditaires et rechercher quel médicament peut modifier leur phénotype, cribler les médicaments actifs, en particulier sur des copies de cancers. Il existe aussi des limites : les organoïdes sont des copies imparfaites ; les réponses aux médicaments constatées in vitro ne sont pas constantes in vivo ; leur utilisation soulève des problèmes éthiques dont le consentement du donneur de cellules et la protection des données génétiques individuelles. Les cérébroïdes en posent de particuliers : leur personnalité dont on ne sait jusqu’à quel point elle copie un cerveau humain et le caractère aventureux des xénogreffes. Les utilisations in vivo commencent à voir le jour avec l’injection chez le malade de cellules régénératrices provenant de l’organoïde et l’espoir de parvenir dans le lointain à suppléer un organe défaillant. S’opposent actuellement à ce dernier usage le caractère imparfait des organoïdes, leur faible capacité fonctionnelle, leur durée de vie et les réactions immunitaires. Quelques exemples suivent concernant un nombre limité d’organes : le pancréas avec la double utilisation du choix du médicament face à un adénocarcinome et de l’injection de cellules β dans les vaisseaux porte d’un malade atteint de diabète de type 1, le poumon et le rectum chez des enfants atteints de mucoviscidose en vue de définir la ou les mutations et les associations médicamenteuses qui corrigent leurs effets, la moelle épinière, ce qui permet d’étudier la genèse et le traitement du spina bifida, l’intestin grêle et le côlon avec l’étude des interactions entre cellules de la muqueuse et la reconnaissance des mutations du cancer du côlon, le rein et la formation des kystes dans la polykystose rénale, la rétine comme source de cellules et modèle de maladies, le cœur avec la copie d’un ventricule et de cardiomyocytes contractiles et électrogènes. Tous ces exemples sont une illustration de l’utilité des organoïdes et de l’avenir de la méthode.

Summary

Organoids are copies of organs from animals and humans. They are mainly used in vitro. The cells at their origin are induced pluripotent stem cells (iPS), embryonic cells, progenitors and organ multipotent stem cells. The most widely used are iPS, either allogeneic for multiple use,or autologous, as a tool for personalised medicine. Virtually all organs have been copied. The advantages of the method are numerous: to avoid experimentation on animals in vivo, to study cellular interactions and the paracrine mediators that condition them, to analyse the genome of subjects suffering from hereditary diseases and to research which drug can modify their phenotype, to screen active drugs, in particular on copies of cancers, to study the metabolism of human cells from non-accessible organs. There are also limits to the method: organoids are imperfect copies; responses to drugs observed in vitro are not constant in vivo; their use raises ethical issues including the consent of the cell donor and the protection of individual genetic data. Cerebroids pose particular problems, mainly their personality i.e the extent to which they copy a human brain, and the adventurous nature of xenografts. In vivo uses are beginning to emerge with the injection of regenerative cells from the organoid into the patient and the hope of being able to replace a failing organ in the distant future. The imperfect nature of organoids, their poor functional capacity, their short lifespan and the immune reactions they may induce are currently opposed to the latter use. A few examples are given below concerning a limited number of organs: the pancreas with the dual use of the choice of a medication in the case of adenocarcinoma and the injection of β cells into the portal vessels of a patient with type 1 diabetes, the lung and rectum in children with cystic fibrosis in order to define the mutation(s) and the drug combinations that correct their effects, the spinal cord, which allows the study of the genesis and treatment of spina bifida, the small intestine and the colon with studies of the interactions of the cells of the mucous membrane and the recognition of mutations in colon cancer, the kidney and the formation of cysts in polycystic kidney disease, the retina as a donor of cells for grafts and a model of diseases, the heart with the copy of a ventricle and of contractile and electrogenic cardiomyocytes. All these examples illustrate the usefulness of organoids and the future of the method.

Accès sur le site Science Direct : https://doi.org/10.1016/j.banm.2021.06.001

Accès sur le site EM Consulte

*Académie nationale de médecine, 16, rue Bonaparte, 75006 Paris, France

Bull Acad Natl Med 2021;205:766-74. Doi : 10.1016/j.banm.2021.06.001