#Cell #organogenèse #cerveauhumain L'organogenèse du cerveau humain : vers une compréhension cellulaire du développement et de la maladie

Vue d'ensemble de l'organogenèse du cerveau humain in vitro et in vivo.
Les processus développementaux clé du cerveau survenant in vivo (figures du haut, de gauche à droite) peuvent être modélisés in vitro (figures du bas, de gauche à droite) 

 

La construction du système nerveux humain est un processus distinctement complexe bien que hautement réglementé. L'inaccessibilité des tissus humains a entravé une compréhension moléculaire des spécialisations développementales d'où découlent nos capacités cognitives uniques. Une confluence des avancées technologiques récentes en génomique et en modélisation des tissus à base de cellules souches jette les bases d'une nouvelle compréhension du développement neuronal humain et du dysfonctionnement dans les maladies neuropsychiatriques. Ici, nous passons en revue les progrès récents dans la découverte des principes cellulaires et moléculaires de l'organogenèse du cerveau humain in vivo ainsi que l'utilisation d'organoïdes et d'assembloïdes in vitro pour modéliser les caractéristiques de l'évolution humaine et de la maladie. Devin W. Kelley, Sergiu P. Pasca, dans Cell, publication en ligne en avant-première, 12 novembre 2021

Source iconographique, légendaire et rédactionnelle : Science Direct / Préparation post : NZ

#Cell #organoïde #glioblastome #biobanque Un Modèle Organoïde de Glioblastome et de Biobanque Provenant d’un Patient Résume l’Hétérogénéité Tumorale

Génération & Caractérisation
Resected tumor = Tumeur réséquée
Histopathology = Histopathologie
Immunohistochemistry = Immunohistochimie
Transcriptomics = Transcriptomique
Mutation analysis = Analyse de mutations
ApplicationsBiobank = Biobanque
Xenografts = Xénogreffes
Targeted drug testing = Test de médicaments ciblés
CAR-T co-culture = Co-culture de cellules CAR-T

Les glioblastomes présentent une très importante hétérogénéité inter et intra – tumorale, compliquant le développement de stratégies thérapeutiques efficaces. Les modèles in vitro actuels sont limités, pour ce qui est de la préservation de la diversité cellulaire et mutationnelle des tumeurs primitives; de plus, ils requièrent un temps de génération prolongé. 

Ici, nous rendons compte de méthodes de génération et de fabrication de banques de données biologiques d’organoïdes de glioblastomes provenant de patients (GBOs) qui récapitulent les caractéristiques histologiques, la diversité cellulaire, l’expression génique et les profils mutationnels de leur tumeurs primaires correspondantes. Les GBOs peuvent être générés rapidement, avec une haute fiabilité, et montrent une infiltration agressive et rapide lorsqu’ils sont transplantés dans des cerveaux de rongeurs de laboratoire adultes. Nous montrons ensuite l’utilité des GBOs pour les tests de thérapies personnalisées en corrélant plusieurs profils mutationnels de GBO avec les réponses à l’exposition à des médicaments spécifiques, et par l'intermédiaire de modèles d’immunothérapie faisant intervenir des lymphocytes T à récepteurs chimériques aux antigènes. Nos études montrent que les GBOs maintiennent les caractéristiques clé des gioblastomes et peuvent être rapidement exploitées pour l’investigation de stratégies de traitement patient-spécifiques. De plus, notre biobanque à évolution en temps réel représente une ressource abondante pour la recherche translationnelle dans le domaine des glioblastomes. Fadi Jacob, et al, dans Cell, publication en ligne en avant-première, 26 décembre 2019

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#cell #cerveau #organoïde #bioréacteur #Zika Organoïdes du cerveau région-spécifiques utilisant des mini-bioréacteurs pour la modélisation de l’exposition à ZIKV*

Le virus Zika infecte de manière préférentielle les progéniteurs neuronaux d’organoïdes corticaux à un stade précoce, générés par un bioréacteur à agitation centrifuge miniaturisé, résultant en une suppression de la prolifération, une augmentation de la mort cellulaire, et des caractéristiques macroscopiques ressemblant à une microcéphalie. 

Les organoïdes cérébraux, cultures tridimensionnelles modélisant l’organogénèse, fournissent une plateforme d’investigation nouvelle du développement du cerveau humain. Toutefois, leur coût élevé, leur variabilité, et l’hétérogénéité des tissus en limitent l’utilisation. Ici, nous développons un bioréacteur à agitation centrifuge miniaturisé (SpinΩ) pour générer des organoïdes spécifiques du cerveau antérieur à partir de cellules souches humaines pluripotentes induites. Ces organoïdes reconstituent les caractéristiques clé du développement cortical humain, comprenant notamment l’organisation de la zone progénitrice, l’expression génique, et, en particulier, une couche externe de cellules gliales radiaires spécifiques à l’espèce humaine. Nous avons également développé des protocoles pour le développement d’organoïdes du mésencéphale et de l’hypothalamus. Enfin, nous avons employé la plateforme des organoïdes du mésencéphale pour modéliser l’exposition au virus Zika (ZIKV). Des analyses quantitatives ont aussi révélé une infection productive préférentielle de progéniteurs neuronaux avec des souches ZIKV africaines ou asiatiques. L’infection ZIKV mène à une mort cellulaire augmentée et une prolifération diminuée,  résultant en un volume de couche de cellules neuronales diminuée ressemblant à une microcéphalie. Pris dans leur ensemble, nos organoïdes spécifiques aux régions du cerveau et SpinΩ fournissent une plateforme accessible et versatile pour la modélisation du développement du cerveau humain et de ses pathologies ; ainsi que pour le test de composés, incluant les médicaments antiviraux potentiels contre ZIKV. Xuyu Qian et al, dans Cell, publication en ligne en avant-première, 22 avril 2016

*Virus Zika

Source iconographique, légendaire et rédactionnelle: Science Direct / Traduction et adaptation : NZ

#cancer #adénocarcinome #pancréas #organoïde #souris #homme Modèles d’organoïdes d'adénocarcinome canalaire pancréatique humain et murin

Les cultures d'oganoïdes sont dérivées de tissus humains et murins, normaux et néoplasiques. La transplantation orthotopique d'organoïdes ainsi que les analyses de transcriptomes d'organoïdes fournissent des éclairages sur les bases moléculaires de la tumorigénèse pancréatique.
Surgery of Biopsy = Chirurgie ou Biopsie
Transplantation Progression Model = Modèle de Transplantation de Cancer en Progression
Protein and Gene Signature = Signature Génique et Protéique
Validation of Genes in Human PDA = Validation des Gènes impliqués dans l'Adénocarcinome Canalaire Pancréatique Humain
Source iconographique et légendaire: http://www.sciencedirect.com/science/journal/aip/00928674

L'adénocarcinome du pancréas est la pathologie maligne la plus meurtrière, du fait de son diagnostic tardif et de sa réponse limitée aux traitements. Les besoins en moyens nouveaux d’identification et d’interrogation des voies de signalisation impliquées dans la tumorigénèse pancréatique sont urgents. Nous avons établi des modèles d’organoïdes issus de tissus pancréatiques néoplasiques murins et humains. Les organoïdes pancréatiques peuvent être générés rapidement à partir de tumeurs réséquées et de biopsies, survivre à la cryopréservation, et montrer des caractéristiques canalaires et propres à des stades pathologiques spécifiques. Les organoïdes transplantés orthotopiquement reproduisent l’éventail complet du développement tumoral ; de la formation de néoplasies de grade précoce à celle de carcinomes localement invasifs et métastatiques. Du fait de leur capacité à subir des manipulations génétiques, les  organoïdes représentent des plateformes de test d’interactions génétiques. Des analyses transcriptionnelles et protéomiques exhaustives d’organoïdes pancréatiques murins ont révélé des altérations géniques et des voies de signalisation au cours de la progression de la maladie. La confirmation de ces changements protéiques dans les tissus humains démontrent que les organoïdes sont des modèles d’utilisation aisée, et représentent un bon outil d’étude et de décryptage des caractéristiques de cette maladie maligne mortelle.  Sylvia F. Boj et al, dans Cell, publication en ligne en avant – première, 31 décembre 2014

Source : Science Direct / Traduction et adaptation : NZ

#organoïdes #hépatocytes #α1-antitrypsine #syndromed’alagille #Lgr5+ Culture à long terme de cellules souches bipotentes à génome stable à partir de foie humain

Système de culture permettant une expansion à long terme du foie humain, et qui peut être utilisée pour modéliser et étudier des maladies humaines de toutes sortes.
human donor = donneur humain
EpCAM+ ductal cell = cellule canalaire EpCAM+
organoïd formation = formation d'orgaoîdes
long terme expansion + high genetic stability = expansion à long terme + stabilité génétique élevée
disease modeling = modélisation de maladie
differentiation to hepatocytes = différenciation  en hépatocytes
transplantation in damaged liver = transplantation dans le foie dégradé
Source iconographique / légendaire: http://www.sciencedirect.com/science/journal/aip/00928674

Malgré le formidable potentiel de réplication caractérisant le foie humain, il n’existe actuellement pas de systèmes de cultures stables permettant la réplication et/ou fonction des hépatocytes in vitro. Nous avons précédemment montré que les cellules souches initiatrices Lgr5+ du foie de souris peuvent se disséminer et fructifier en organoïdes épithéliaux in vitro et se différencier en hépatocytes fonctionnels in vitro et in vivo.

Nous décrivons maintenant les conditions permettant une expansion des voies biliaires adultes dérivées de cellules progénitrices bipotentes humaines provenant du foie humain. Les cellules expansées sont très stables sur le plan chromosomique comme sur le plan structurel, alors les variations structurelles d’un seul nucléotide surviennent selon un turn – over très réduit. Les cellules peuvent facilement être converties en hépatocytes fonctionnels in vitro et après transplantation in vivo. Les organoïdes provenant de patients atteints de déficience en α1-antitrypsine et de syndrome d’Alagille (SAG) représentent des indices de ces pathologies. Les expansions à long terme des cellules souches hépatiques à régénération clonale ouvrent des voies expérimentales nouvelles pour la modélisation de maladies, les études de toxicologie, la médecine régénérative et la thérapie génique. Meritxell Huch et al, dans Cell, publication en ligne en avant – première, 18 décembre 2014

Source : Science Direct / Traduction et adaptation : NZ 

Identification de cellules progénitrices luminales multipotentes dans des cultures d’organoïde de prostate humaine

Les orgaoïdes de prostate sont dérivés de cellules humaines luminales et basales uniques, fournissant ce faisant l'évidence directe d'une cellule luminale progénitrice issue de la prostate humaine.
Source iconographique et légendaire:  http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867414010484

La glande prostatique est constituée de cellules basales et luminales arrangées en un épithélium pseudostratifié. Dans les modèles de recombinaison de tissu, seules les cellules basales reconstituent une glande prostatique; toutefois, les expériences de traçage de lignée murine montrent que les cellules luminales génèrent les cellules basales. Cela reste un défi que de poursuivre des investigations sur la structure moléculaire liée à ces transitions et de définir si ces dernières s’appliquent aux êtres humains, du fait du manque de conditions de culture reproduisant l’architecture de la glande prostatique. Ici, nous décrivons un système de culture en 3D permettant l’expansion à long terme des organoïdes prostatiques primaires murins et humains, composés de cellules basales CK5+ et de cellules luminales CK8+ totalement différenciées. Les organoïdes sont des entités génétiquement stables, ils reconstituent la glande prostatique pour les tests de recombinaison génétique, et peuvent être l’objet de manipulations à but expérimental. Les cellules luminales et basales humaines donnent naissance à des organoïdes, ce sont toutefois les organoïdes dérivés de cellules luminales qui reproduisent au mieux la glande prostatique. Ces données soutiennent le modèle de cellules progénitrices luminales provenant de lignées multiples pour la reconstitution de tissu prostatique et pour l’établissement d’un système modulaire applicable aux études mécanistiques. Wouter R. Karthaus et al, dans Cell, publication en ligne en avant – première, 4 septembre 2014

Source : Science Direct / Traduction et adaptation : NZ