Chaque minute, aux États-Unis, une femme a besoin d’une transfusion sanguine en raison de saignements menstruels abondants, ou HMB. Une femme sur trois déclare souffrir de cette maladie, qui peut entraîner une carence en fer et une anémie, et manquer en moyenne 3,6 semaines de travail par an, ce qui coûte à l’économie américaine environ 94 milliards de dollars par an, selon l’organisation à but non lucratif Wellcome Leap. Les patients souffrent généralement jusqu’à cinq ans avant de recevoir de l’aide, bien que le HMB soit plus fréquent que l’asthme ou le diabète chez les femmes en âge de procréer.
Malgré l’omniprésence et la gravité de cette maladie, ses causes sont mal comprises.
Pour combler cette lacune, Donald Ingber, directeur fondateur du Wyss Institute et professeur Judah Folkman de biologie vasculaire à la Harvard Medical School et du programme de biologie vasculaire de l’hôpital pour enfants de Boston, développe le premier modèle humain de HMB. En septembre, l’institut a annoncé qu’il avait reçu un financement du programme Missed Vital Sign de 50 millions de dollars de Wellcome Leap pour construire un modèle de menstruation d’organe sur puce, en utilisant la plate-forme développée pour la première fois par Ingber au Wyss en 2010.
Le but ? Réduisez de plus de 10 fois le temps nécessaire à une femme pour obtenir un traitement efficace contre le HMB, passant d’une moyenne de cinq ans à cinq mois.
« La santé des femmes a été ignorée pendant si longtemps, et cela va bien au-delà de la santé reproductive, » » dit Ingber. « Cette technologie peut briser cette inégalité et se concentrer directement sur la santé des femmes. »
Un organe sur puce est en fait un « coupe transversale vivante en 3D d’une unité fonctionnelle majeure d’un organe, » a expliqué Ingber, qui est également professeur Hansjörg Wyss d’ingénierie d’inspiration biologique à la Faculté d’ingénierie et des sciences appliquées.
Les puces permettent aux chercheurs d’éliminer les opérations complexes et interconnectées du corps humain afin d’en étudier une partie à la fois. Son laboratoire a déjà développé des puces d’organes fonctionnels pour les poumons, les intestins, le vagin, le col de l’utérus et les trompes de Fallope, entre autres.
Ingber prévoit d’utiliser le nouveau modèle d’organe menstruel sur puce pour explorer une gamme de facteurs potentiels, notamment les mutations génétiques, l’hypoxie ou les conditions de faible teneur en oxygène, les conditions microbiologiques et l’inflammation. Mais d’abord, lui et son équipe doivent créer le modèle.
« Je dis toujours à mes étudiants diplômés, vous voulez toujours réduire un problème à une molécule de problème, » Ingber a expliqué. « Ce qui constitue un organe, ce sont deux ou plusieurs tissus qui se réunissent et de nouvelles fonctions émergent. … Alors pouvons-nous simplifier quelque chose d’aussi complexe que la physiologie des organes ? »
Les puces fonctionnent en isolant un petit élément de fonction au niveau des organes dans un environnement contrôlé. Chaque puce possède deux canaux parallèles séparés par une membrane poreuse.
Un canal contient un système vasculaire humain vivant bordé de cellules endothéliales – le même type de cellules qui forment les parois internes des capillaires et contrôlent l’échange de nutriments, de gaz et de déchets – et, dans certains cas, de cellules du tissu conjonctif qui forment un support pour les cellules de revêtement sus-jacentes dans le corps. Le canal voisin est bordé de cellules épithéliales spécifiques à un organe qui tapissent différents organes, y compris ceux qui forment l’appareil reproducteur.
Les chercheurs peuvent introduire divers stimuli dans l’un ou l’autre canal et observer la réaction des tissus. Les canaux latéraux peuvent être utilisés pour appliquer une aspiration, étirer et comprimer les tissus afin d’imiter des mouvements tels que la respiration et le péristaltisme.
« Nous avons la capacité de contrôler de nombreux paramètres différents individuellement, » » dit Ingber. « Est-ce exactement comme in vivo ? Non, mais c’est ce qu’est chaque modèle : c’est une approximation, et c’est bien mieux qu’un modèle animal. »
La comparaison avec un modèle animal est pertinente. À l’exception d’une espèce appelée souris épineuse du Caire, les souris n’ont pas leurs règles. Au lieu de cela, ils ont ce qu’on appelle un cycle œstral, dans lequel l’endomètre – la muqueuse de l’utérus – est réabsorbé dans le corps.
Cette différence biologique constitue un véritable défi pour la recherche médicale. Les souris sont largement utilisées dans les études précliniques car leur biologie reflète étroitement celle des humains sur des points importants. Mais lorsqu’il s’agit d’étudier le cycle menstruel humain, y compris des troubles tels que les saignements menstruels abondants, les modèles animaux standards ne suffisent pas, ce qui contribue aux disparités dans la recherche sur la santé des femmes.
Dans le cadre de ses efforts plus larges visant à réduire les disparités en matière de santé des femmes, l’Institut Wyss abrite le Women’s Health Catalyst, un pôle de recherche qui a mené des travaux dans des domaines tels que la lactation, la détection précoce du cancer de l’ovaire et un meilleur traitement de l’endométriose, entre autres projets. Ingber a déclaré que l’organe sur puce a le potentiel de révolutionner la recherche dans des domaines peu étudiés de la santé reproductive des femmes.
