Vendredi 31 octobre 2014.- Des scientifiques du Cincinnati Children's Hospital Medical Center (USA) ont réussi à reproduire le tissu gastrique humain avec des cellules souches pluripotentes, capables de se transformer en tout type de tissu.
Grâce à ses nouveaux «mini-estomacs», la science dispose désormais d'un outil précieux pour étudier l'évolution des maladies liées au tube digestif, du cancer au diabète.
Les images des nouveaux mini-organes, publiées, avec le reste des travaux, dans la revue Nature, montrent comment les cellules souches simulent une version miniature du tissu d'un estomac humain.
"Nous avons manipulé l'environnement dans lequel nous cultivons des cellules souches pour imiter l'environnement d'un embryon dans les étapes clés du développement de l'estomac", explique Jim Wells, chercheur principal du Département de développement biologique et endocrinien de l'Hôpital pour enfants de Cincinnati, à Sinc et co-auteur de l'étude.
C'est la première fois que le tissu gastrique humain est généré par voie moléculaire. "Personne n'avait jamais généré de cellules gastriques à partir de cellules souches", explique Wells. "Nous avons découvert comment favoriser la formation de tissu gastrique tridimensionnel avec une architecture complexe."
La clé de la croissance des organoïdes était de connaître, étape par étape, le processus de formation de l'estomac au cours du développement de l'embryon. Simulant ce processus sur une boîte de Pétri, les scientifiques ont forcé les cellules souches à devenir celles d'un estomac. En un mois, le tissu s'était formé, ce qui faisait 3 millimètres de diamètre.
Cette réalisation bénéficiera aux scientifiques qui étudient l'origine et le développement de maladies liées au système digestif, et permettra d'explorer de nouvelles voies dans la conception de médicaments, selon les auteurs de l'étude.
"Jusqu'à présent, le principal problème lors de l'étude des maladies liées à l'estomac a été le manque de modèles de laboratoire pour simuler la biologie humaine", explique Wells. Les modèles murins présentent des lacunes pour étudier les pathologies digestives des humains, en raison des différences entre les espèces dans le développement des embryons et l'architecture de l'estomac adulte.
Pour commencer à expérimenter avec des mini-estomacs de laboratoire, les chercheurs, en collaboration avec la faculté de médecine de l'Université de Cincinnati, ont infecté ces tissus artificiels avec la bactérie H.pylori, principale cause d'ulcère gastro-duodénal et de cancer de l'estomac.
Après 24 heures, la bactérie avait activé les changements biochimiques de l'organe et le tissu imitait parfaitement les premiers stades de la maladie gastrique causée par la bactérie, y compris l'activation d'un gène cancéreux appelé c-Met et la propagation rapide d'infection dans les tissus épithéliaux.
"Cette étape n'aurait pas été possible si nous n'avions pas eu d'études antérieures d'autres chercheurs de base pour comprendre le développement embryonnaire de l'organe", explique Wells.
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Grâce à ses nouveaux «mini-estomacs», la science dispose désormais d'un outil précieux pour étudier l'évolution des maladies liées au tube digestif, du cancer au diabète.
Les images des nouveaux mini-organes, publiées, avec le reste des travaux, dans la revue Nature, montrent comment les cellules souches simulent une version miniature du tissu d'un estomac humain.
"Nous avons manipulé l'environnement dans lequel nous cultivons des cellules souches pour imiter l'environnement d'un embryon dans les étapes clés du développement de l'estomac", explique Jim Wells, chercheur principal du Département de développement biologique et endocrinien de l'Hôpital pour enfants de Cincinnati, à Sinc et co-auteur de l'étude.
C'est la première fois que le tissu gastrique humain est généré par voie moléculaire. "Personne n'avait jamais généré de cellules gastriques à partir de cellules souches", explique Wells. "Nous avons découvert comment favoriser la formation de tissu gastrique tridimensionnel avec une architecture complexe."
La clé de la croissance des organoïdes était de connaître, étape par étape, le processus de formation de l'estomac au cours du développement de l'embryon. Simulant ce processus sur une boîte de Pétri, les scientifiques ont forcé les cellules souches à devenir celles d'un estomac. En un mois, le tissu s'était formé, ce qui faisait 3 millimètres de diamètre.
Cette réalisation bénéficiera aux scientifiques qui étudient l'origine et le développement de maladies liées au système digestif, et permettra d'explorer de nouvelles voies dans la conception de médicaments, selon les auteurs de l'étude.
"Jusqu'à présent, le principal problème lors de l'étude des maladies liées à l'estomac a été le manque de modèles de laboratoire pour simuler la biologie humaine", explique Wells. Les modèles murins présentent des lacunes pour étudier les pathologies digestives des humains, en raison des différences entre les espèces dans le développement des embryons et l'architecture de l'estomac adulte.
Pour commencer à expérimenter avec des mini-estomacs de laboratoire, les chercheurs, en collaboration avec la faculté de médecine de l'Université de Cincinnati, ont infecté ces tissus artificiels avec la bactérie H.pylori, principale cause d'ulcère gastro-duodénal et de cancer de l'estomac.
«Impressionné» par les bactéries
Wells et ses collègues ont été "impressionnés" par la rapidité avec laquelle les bactéries H. pylori ont recouvert les tissus épithéliaux - qui ont une ou plusieurs couches de cellules liées ensemble - de l'estomac infecté.Après 24 heures, la bactérie avait activé les changements biochimiques de l'organe et le tissu imitait parfaitement les premiers stades de la maladie gastrique causée par la bactérie, y compris l'activation d'un gène cancéreux appelé c-Met et la propagation rapide d'infection dans les tissus épithéliaux.
Recherche fondamentale
Les chercheurs ont dû combiner les travaux déjà publiés avec les études de leur propre laboratoire pour répondre à une série de questions fondamentales sur le développement et la formation de l'estomac. Wells insiste sur le manque d'informations disponibles sur la recherche fondamentale."Cette étape n'aurait pas été possible si nous n'avions pas eu d'études antérieures d'autres chercheurs de base pour comprendre le développement embryonnaire de l'organe", explique Wells.
Source:
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