Et si les scientifiques pouvaient construire un modèle réaliste du poumon humain, non pas en taille réelle, mais cultivé en laboratoire à partir de cellules vivantes ? Pourquoi feraient-ils cela ? Les scientifiques du VIDO basés à l’Université de la Saskatchewan ont exploré exactement cela, et leurs travaux montrent que ces petites structures 3D appelées « organoïdes » se comportent un peu comme de vrais poumons, offrant ainsi aux scientifiques une nouvelle façon puissante d’étudier comment les virus nous infectent.
Les organoïdes ne sont pas de véritables poumons de taille réelle qui respirent. Au lieu de cela, ce sont des « mini-poumons », de la taille d’un grain de sel, dérivés de cellules souches ou d’échantillons de tissus humains qui peuvent se développer pour former les types de tissus que l’on trouve dans notre corps. Ces petits amas de cellules peuvent ressembler et agir comme de vrais poumons, ce qui en fait un outil puissant pour la science.
« Le développement de modèles pulmonaires miniatures nous permet d’étudier les virus émergents d’une manière qui n’était pas courante auparavant », a déclaré le Dr Volker Gerdts, directeur et PDG de VIDO. « Ces progrès renforcent le rôle du Canada dans la préparation à une pandémie et accélèrent la découverte de vaccins et de traitements. »
Alors pourquoi développer des organoïdes en premier lieu ? La réponse a beaucoup à voir avec la façon dont des virus comme le MERS-CoV (le virus qui cause le syndrome respiratoire du Moyen-Orient) et le SRAS-CoV-2 (le virus qui cause le COVID-19) infectent notre corps.
En règle générale, les scientifiques étudient les virus dans des feuilles plates de cellules placées sur des plats en plastique (appelés « in vitro »). Mais le corps humain n’est pas plat et les poumons sont des organes complexes avec de nombreux types de cellules différents ; certains absorbent l’oxygène, certains créent du mucus et d’autres encore agissent comme des agents de sécurité luttant contre les germes. Une assiette plate ne peut pas capturer cette complexité, ce qui signifie que les scientifiques risquent de passer à côté de détails importants sur la manière dont les virus nous attaquent.
C’est là qu’interviennent les mini poumons 3D.
Dans une étude récente publiée dans le Journal de virologieles scientifiques de VIDO ont utilisé des organoïdes pulmonaires qu’ils ont fabriqués en laboratoire pour étudier comment le MERS-CoV et le SRAS-CoV-2 infectent les poumons humains. Ce qu’ils ont découvert a été révélateur. Les deux virus ne se sont pas propagés au hasard. Ils ont infecté des types spécifiques de cellules pulmonaires. Certaines cellules étaient particulièrement vulnérables, tandis que d’autres étaient plus résistantes. Comprendre ces différences permet d’expliquer pourquoi ces virus rendent les gens malades de différentes manières.
Par exemple, on sait depuis longtemps que le MERS-CoV provoque des maladies très graves, souvent accompagnées d’un taux de mortalité élevé (estimé à 33 %). Le SRAS-CoV-2, bien que mortel pour beaucoup, provoque souvent des infections bénignes, voire asymptomatiques. En voyant exactement quelles cellules pulmonaires les virus infectent, les scientifiques peuvent comprendre pourquoi leurs impacts ne sont pas les mêmes.
« Il est tellement excitant que les organoïdes pulmonaires puissent aider à tester de futures thérapies antivirales en identifiant les sites d’infection virale », a déclaré le Dr Arinjay Banerjee, scientifique du VIDO. « Imaginez pouvoir tester un nouveau médicament antiviral sur un « mini poumon » avant de le donner à un patient. Cela permettra aux scientifiques de voir si le médicament fonctionne, quelles cellules il protège et même s’il entraîne des effets secondaires. »
Ce type de recherche pourrait également nous préparer à la prochaine pandémie. Si un nouveau virus respiratoire apparaît demain, les scientifiques pourraient faire pousser des mini-poumons en laboratoire et savoir rapidement quelles parties du poumon il cible, et tester simultanément une multitude de médicaments pour déterminer la meilleure façon de le combattre. C’est un énorme pas en avant.
« Les organoïdes nous fournissent un système sûr et puissant pour tester le comportement des nouveaux virus et le fonctionnement des thérapies potentielles, avant de passer à des études précliniques ou à des essais sur l’homme », a déclaré le Dr Neeraj Dhar, scientifique du VIDO. « Cette technologie constitue un pont important entre le laboratoire et les solutions du monde réel. »
Les scientifiques n’impriment pas encore en 3D des poumons humains grandeur nature. Mais ces minuscules versions développées en laboratoire ouvrent une toute nouvelle fenêtre sur le fonctionnement de notre corps et aident les scientifiques à relever certains des plus grands défis de la santé mondiale.
