Organes dérivés de patients (PDO)

Les organoïdes dérivés de patients sont des versions tridimensionnelles, miniaturisées et simplifiées d'organes humains (ou de tumeurs) cultivés in vitro.

Les organoïdes dans la recherche médicale

Les organoïdes sont des versions tridimensionnelles, miniaturisées et simplifiées d'organes humains cultivés in vitro à partir de cellules souches. Ils jouent donc un rôle important dans la recherche médicale en raison de leur capacité à reproduire fidèlement la structure et la fonction des tissus humains réels. Par conséquent, ils deviennent de plus en plus importants dans ce domaine.

1. Pertinence et précision pour l'homme

Les organoïdes étant dérivés de cellules humaines, ils sont plus représentatifs de la biologie humaine que les modèles traditionnels tels que l'expérimentation animale ou les cultures cellulaires bidimensionnelles. Cette pertinence humaine permet une modélisation plus précise des maladies et des réponses aux médicaments. Par exemple, les organoïdes peuvent être utilisés pour étudier les maladies humaines du cerveau, du foie, des poumons ou de l'intestin avec un niveau de détail que les modèles animaux ne peuvent pas fournir.

2. Médecine personnalisée

L'une des utilisations les plus prometteuses des organoïdes est la médecine personnalisée. En particulier, les organoïdes peuvent être créés à partir des cellules souches d'un individu, ce qui permet aux chercheurs de tester l'effet de différents médicaments sur la maladie de cette personne. De cette manière, les traitements peuvent être adaptés au profil génétique et moléculaire unique du patient. Ceci est particulièrement utile pour des maladies telles que le cancer, où les traitements varient en fonction des mutations génétiques.

3. Modélisation des maladies

Les organoïdes permettent de reproduire les principales caractéristiques des maladies. Les chercheurs peuvent ainsi étudier le développement et l'évolution d'une maladie dans un environnement contrôlé. Ils sont donc particulièrement utiles pour les maladies complexes telles que le cancer, les maladies neurodégénératives comme la maladie d'Alzheimer et les troubles génétiques. Par exemple, les organoïdes cérébraux ont été utilisés pour étudier l'infection par le virus Zika, liée à la microcéphalie chez les nouveau-nés. En utilisant ce modèle, les chercheurs comprennent mieux comment le virus affecte le développement du cerveau.

4. Découverte de médicaments et toxicologie

Comme les organoïdes imitent les tissus humains, ils constituent une plate-forme plus fiable pour les tests de médicaments et les études toxicologiques. Les entreprises pharmaceutiques peuvent donc tester l'efficacité et la sécurité de nouveaux médicaments sur des organoïdes avant de passer aux essais cliniques. Cette approche réduit le temps et les coûts associés au développement des médicaments. En outre, elle minimise le besoin de modèles animaux.

5. Réduction des préoccupations éthiques

Les organoïdes constituent une alternative éthique à l'expérimentation animale et répondent à de nombreuses préoccupations en matière de recherche médicale. En outre, ils permettent aux scientifiques de réaliser des expériences qui seraient difficiles ou éthiquement discutables chez l'homme. Il s'agit notamment d'étudier les premiers stades du développement humain ou de tester des substances toxiques.

6. Étudier le développement et la régénération

Les organoïdes permettent aux chercheurs d'étudier le développement des organes humains et la régénération des tissus. Ils permettent ainsi de mieux comprendre la biologie du développement, la médecine régénérative et les troubles congénitaux. En tant que tels, ils sont particulièrement utiles pour comprendre le développement humain précoce et les applications en ingénierie tissulaire.

7. Recherche sur le cancer

Dans la recherche sur le cancer, les organoïdes tumoraux dérivés de biopsies de patients reproduisent l'environnement tumoral. Ces organoïdes tumoraux permettent d'analyser en temps réel la façon dont les cellules cancéreuses se développent, évoluent et réagissent aux traitements. Ils constituent donc un outil utile pour l'oncologie de précision. En testant diverses thérapies sur ces modèles de tumeurs spécifiques aux patients, les chercheurs peuvent identifier les options thérapeutiques les plus efficaces.

8. Comprendre les maladies rares

Les organoïdes permettent d'étudier les maladies rares au niveau cellulaire. Par exemple, les chercheurs peuvent utiliser CRISPR et d'autres techniques d'édition de gènes pour introduire des mutations spécifiques dans les organoïdes. Ils peuvent ainsi modéliser des maladies rares et explorer des traitements potentiels pour ces maladies.

9. Conclusion

Les organoïdes sont un outil puissant pour combler le fossé entre les modèles traditionnels et la biologie humaine réelle. Ils ont donc le potentiel de révolutionner la médecine personnalisée, d'améliorer le développement des médicaments, de réduire les tests sur les animaux et de faire progresser notre compréhension des maladies humaines. 

Organoid culture in a multiwell dish

Webinaire 

Modèles de tumeurs dérivées de patients en biobanque : Organoïdes (PDO)

Nikolina Radulovich PhD, Staff Scientist, PMLB | Biosample Hub webinar, 2 mai 2024

Résumé

Les organoïdes sont des cultures cellulaires tridimensionnelles réalisées à partir d'échantillons de tumeurs de patients. Ils sont essentiels pour étudier les mécanismes de la maladie et tester les médicaments. Ils sont créés en décomposant les tissus du patient et en plaçant les cellules dans une matrice de soutien. Grâce aux signaux appropriés, les cellules s'organisent en structures qui ressemblent au tissu d'origine. Ces modèles sont largement utilisés pour l'étude des maladies, le dépistage des médicaments et l'exploration des interactions entre les tumeurs et le microbiome.

Assurer la croissance à long terme de la culture

L'un des principaux défis consiste à assurer la croissance à long terme des cultures. L'équipe se concentre sur la génération d'organoïdes qui peuvent croître au-delà de 10 passages, ce qui les rend utiles pour une recherche prolongée. Cependant, tous les tissus ne sont pas aussi faciles à cultiver - certains, comme le cancer du pancréas, réussissent mieux, tandis que d'autres, comme le cancer de l'ovaire ou du sein, présentent plus de difficultés.

Contrôle de la qualité et fiabilité

La biobanque effectue un contrôle de qualité rigoureux pour s'assurer que les modèles d'organoïdes sont précis et fiables, et qu'ils correspondent étroitement à la complexité génétique et structurelle de la tumeur d'origine. Ce contrôle comprend des tests approfondis tels que l'histologie et le profilage génomique afin de maintenir des modèles de haute qualité.

Applications dans le dépistage des drogues

Les PDO sont également très efficaces pour le dépistage des drogues. Le webinaire a mis en lumière leur utilisation dans l'étude COMPASS, où les PDO ont permis de prédire les réponses des patients aux traitements, ce qui est prometteur pour la médecine personnalisée.

Possibilités de collaboration

La biobanque offre des possibilités de collaboration aux chercheurs et aux entreprises souhaitant travailler avec les AOP. Cela comprend l'accès à des modèles d'organoïdes, l'aide à l'élaboration de protocoles et l'assistance à des projets de criblage de médicaments.

Conclusion

En résumé, les AOP constituent un outil puissant pour la recherche sur le cancer, en fournissant des modèles fiables et renouvelables qui peuvent aider à prédire les réponses aux médicaments et à faire progresser notre compréhension des mécanismes de la maladie.

À propos des organoïdes de cancer 

Les organoïdes cancéreux sont des modèles tridimensionnels de tumeurs cultivées à partir de cellules cancéreuses dérivées de patients. Ils imitent en particulier l'architecture et la fonction de la tumeur originale, ce qui les rend précieux pour la recherche sur le cancer et le développement de traitements.

1. Thérapie personnalisée contre le cancer

Les organoïdes cancéreux peuvent être dérivés des cellules tumorales d'un patient, créant ainsi un modèle personnalisé de son cancer. Les chercheurs et les cliniciens peuvent ainsi tester différents traitements directement sur le cancer du patient. En observant les réponses de l'organoïde, les cliniciens peuvent adapter les plans de traitement, ce qui peut améliorer les résultats et minimiser les effets secondaires.

2. Mimer l'hétérogénéité de la tumeur

Le cancer est très hétérogène, les différentes régions d'une même tumeur présentant des mutations et des comportements différents. Les organoïdes de cancer reproduisent donc cette hétérogénéité, offrant un modèle plus précis de la complexité de la tumeur que les cultures traditionnelles en 2D. Les chercheurs peuvent ainsi étudier comment les différentes parties de la tumeur réagissent au traitement et pourquoi certaines zones résistent à la thérapie.

3. Amélioration du criblage des médicaments

Les organoïdes de cancer sont très utiles pour le criblage de médicaments à haut débit. Ainsi, les entreprises pharmaceutiques et les laboratoires de recherche peuvent tester des milliers de composés sur ces organoïdes afin d'identifier des médicaments anticancéreux potentiels. Les organoïdes étant dérivés de cellules humaines, ils permettent souvent de prédire avec plus de précision l'efficacité et la toxicité des médicaments.

4. Comprendre le microenvironnement tumoral

Le microenvironnement tumoral - les cellules environnantes, les vaisseaux sanguins et les cellules immunitaires - joue un rôle essentiel dans la progression du cancer. Les organoïdes cancéreux peuvent être cultivés avec d'autres types de cellules afin de mieux reproduire l'environnement de la tumeur. Grâce à cette approche, les chercheurs étudient comment les tumeurs interagissent avec leur environnement, ce qui contribue à faire progresser les stratégies de traitement telles que l'immunothérapie.

5. Modélisation des métastases

Les organoïdes peuvent être utilisés pour étudier les métastases du cancer, c'est-à-dire la propagation du cancer de la tumeur primaire à d'autres parties du corps. Grâce à ces modèles, les chercheurs comprennent mieux comment le cancer se propage et identifient des moyens de prévenir les métastases.

6. Mécanismes de résistance

La résistance aux médicaments est un défi majeur dans le traitement du cancer. Les organoïdes de cancer permettent aux chercheurs d'étudier comment les cellules cancéreuses développent une résistance aux thérapies. En modélisant l'évolution de la tumeur sous la pression du traitement, les organoïdes aident à identifier de nouvelles stratégies thérapeutiques.

7. Cancers rares et difficiles à traiter

Pour les cancers rares ou difficiles à étudier à l'aide de modèles traditionnels, les organoïdes constituent un outil puissant. Les organoïdes tumoraux dérivés de ces cancers peuvent être utilisés pour explorer les options thérapeutiques potentielles et comprendre leur biologie d'une manière qui n'est pas possible avec les modèles animaux ou les cultures 2D. Cet outil est particulièrement précieux pour les cancers pour lesquels il n'existe pas de protocoles de traitement ou d'essais cliniques établis en raison de la petite taille des populations de patients.

8. Édition de gènes et recherche sur le cancer

Les organoïdes peuvent être génétiquement modifiés à l'aide de techniques telles que CRISPR pour introduire ou supprimer des mutations spécifiques présentes dans les cancers. Cela permet aux chercheurs d'explorer le rôle de gènes particuliers dans le développement et la progression du cancer, ainsi que dans la réponse aux médicaments. Ces expériences permettent de mieux comprendre la génétique du cancer et les cibles thérapeutiques potentielles pour de nouveaux traitements.

9. Réduire l'expérimentation animale

Bien que les modèles animaux soient traditionnellement utilisés dans la recherche sur le cancer, ils ne reproduisent souvent pas entièrement la biologie du cancer humain. Les organoïdes de cancer, dérivés de tissus humains, offrent une alternative plus éthique et plus précise à l'expérimentation animale. En réduisant le recours aux animaux, les organoïdes peuvent accélérer le développement de traitements efficaces contre le cancer tout en répondant aux préoccupations éthiques de la recherche.

10. Recherche sur l'évolution des tumeurs

Les organoïdes cancéreux peuvent être cultivés sur de longues périodes, ce qui permet aux chercheurs d'étudier l'évolution des tumeurs dans le temps, notamment les changements génétiques, la résistance aux traitements et les interactions avec les tissus environnants. Cette modélisation à long terme fournit des informations uniques sur la dynamique de la croissance tumorale et sur la manière dont les cancers s'adaptent à différentes conditions, ce qui est essentiel pour améliorer les stratégies de traitement à long terme.

11. Conclusion

Les organoïdes cancéreux représentent une avancée de pointe dans la recherche sur le cancer. Ils offrent des modèles très réalistes de tumeurs spécifiques au patient et biologiquement complexes. Ils sont donc essentiels pour améliorer les traitements personnalisés et la découverte de médicaments, et pour réduire la dépendance à l'égard des essais sur les animaux. Les organoïdes devraient jouer un rôle clé dans le développement de thérapies anticancéreuses plus efficaces.

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