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Une rétine a été cultivée à partir de cellules souches embryonnaires humaines.
Dernière revue: 01.07.2025
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Les cellules souches humaines forment spontanément le tissu qui se développe pour former la rétine, le tissu oculaire qui nous permet de voir, selon une étude publiée dans la revue Cell Stem Cell. À l'avenir, la transplantation de ce tissu 3D pourrait aider les patients souffrant de problèmes de vision.
« Il s'agit d'une étape importante dans la prochaine étape de la médecine régénérative », a déclaré le professeur Yoshiki Sasai, MD, PhD, directeur du groupe Organogenèse et Neurogenèse du Centre RIKEN de biologie du développement, au Japon, responsable de l'étude. « Notre approche ouvre de nouvelles perspectives pour l'utilisation de tissus complexes dérivés de cellules souches humaines à des fins thérapeutiques, ainsi que pour la recherche médicale liée à la pathogénèse et au développement de médicaments. »
Au cours du développement, la rétine – le tissu photosensible qui tapisse l'intérieur de l'œil – se forme à partir d'une structure appelée cupule optique. Dans les nouveaux travaux de chercheurs japonais, cette structure s'est formée spontanément à partir de cellules souches embryonnaires humaines (CSEh), des cellules dérivées d'embryons humains capables de se différencier en divers tissus. Cela a été rendu possible grâce à des techniques de culture cellulaire optimisées par le professeur Sasai et son équipe.
Les cellules dérivées des CSEH s'organisent en une structure tridimensionnelle régulière avec deux couches de la cupule optique, dont l'une contient un grand nombre de cellules photosensibles appelées photorécepteurs. La dégénérescence rétinienne étant principalement due à des lésions des photorécepteurs, le tissu dérivé des CSEH pourrait constituer un matériau de transplantation idéal.
Les recherches menées par des scientifiques japonais ouvrent non seulement de nouvelles perspectives pour l'utilisation des cellules souches en médecine régénérative, mais accéléreront certainement le développement d'un domaine des sciences naturelles comme la biologie du développement. Au cours des expériences, les chercheurs ont acquis la conviction que la cupule optique formée à partir de cellules souches embryonnaires humaines est beaucoup plus épaisse que celle issue de cellules souches embryonnaires de souris. De plus, elle contient à la fois des bâtonnets et des cônes, alors que la différenciation en cônes est rarement observée dans les cultures de cellules souches embryonnaires de souris. Cela signifie que les cellules embryonnaires portent des instructions spécifiques à l'espèce pour créer cette structure oculaire.
« Notre étude ouvre la voie à la compréhension des caractéristiques du développement de l’œil qui sont spécifiques à l’homme et qui étaient auparavant impossibles à étudier », explique le professeur Sasai.
Ce n'est pas le premier grand succès de l'équipe du professeur Sasai. À la fin de l'année dernière, les scientifiques ont cultivé une glande pituitaire antérieure fonctionnelle (adénohypophyse) à partir de cellules souches embryonnaires de souris, composées de plusieurs types différents de cellules productrices d'hormones. Un article présentant les résultats de ces travaux, intitulé « Self-formation of functional adenohypophysis in three-dimensional culture », a été publié dans la revue Nature.
L'hypophyse est une petite glande endocrine située à la base du cerveau qui produit plusieurs hormones importantes. Elle est particulièrement importante au cours du développement précoce, et la possibilité de reproduire sa formation en laboratoire aidera les scientifiques à mieux comprendre l'embryogenèse. Des anomalies de l'hypophyse ont été associées à des troubles de la croissance tels que le gigantisme et à des problèmes de vision, dont la cécité.
Cette expérience n'aurait pas été possible sans la culture cellulaire 3D. L'hypophyse est un organe distinct, mais son développement nécessite des signaux chimiques provenant de la zone du cerveau située juste au-dessus, l'hypothalamus. Grâce à la culture 3D, les scientifiques ont pu cultiver deux types de tissus côte à côte, produisant des cellules souches qui se sont auto-organisées en hypophyse après deux semaines.
La coloration fluorescente a montré que le tissu hypophysaire cultivé exprimait les biomarqueurs appropriés et sécrétait des hormones typiques de l'hypophyse antérieure. Les chercheurs sont allés plus loin et ont testé la fonctionnalité des organes qu'ils avaient synthétisés en les transplantant chez des souris dépourvues d'hypophyse. Les expériences ont été concluantes: les hypophyses bio-ingérées ont rétabli les taux d'hormones glucocorticoïdes dans le sang des animaux et éliminé les symptômes comportementaux tels que la léthargie. L'état des souris ayant reçu des structures constituées de cellules souches, qui n'ont pas été exposées aux facteurs de signalisation nécessaires et ne sont donc pas devenues une hypophyse fonctionnelle, ne s'est pas amélioré.
Le professeur Sasai et ses collègues prévoient de répéter l’expérience sur des cellules souches humaines et ils pensent que ce travail prendra au moins trois ans.
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