Quels styles de cellules trouve-t-on dans quels tissus humains et où ? Quels gènes sont actifs dans les cellules individuelles et quelles protéines s’y trouvent ? Les réponses à ces questions et à d’autres seront fournies par un atlas spécialisé, en particulier remark les différents tissus se forment au cours du développement embryonnaire et quelles sont les leads to des maladies. En créant cet atlas, les chercheurs visent à cartographier non seulement les tissus directement isolés de l’homme, mais également des structures appelées organoïdes. Ce sont des amas de tissus tridimensionnels qui sont cultivés en laboratoire et se développent de manière similaire aux organes humains, mais à petite échelle.
“L’avantage des organoïdes, c’est qu’on peut intervenir sur leur développement et y tester des substances actives, ce qui nous permet d’en savoir as well as sur les tissus sains ainsi que sur les maladies”, explique Barbara Treutlein, professeur de biologie quantitative du développement au département des sciences des biosystèmes. et ingénierie à l’ETH Zurich à Bâle.
Pour aider à produire un tel atlas, Treutlein, en collaboration avec des chercheurs des universités de Zurich et de Bâle, a maintenant développé une approche pour rassembler et compiler un grand nombre d’informations sur les organoïdes et leur développement. L’équipe de recherche a appliqué cette approche aux organoïdes de la rétine humaine, qu’ils ont dérivés de cellules souches.
De nombreuses protéines visibles simultanément
Au cœur des méthodes utilisées par les scientifiques pour leur approche se trouvait la technologie 4i : imagerie d’immunofluorescence indirecte itérative. Cette nouvelle procedure d’imagerie permet de visualiser plusieurs dizaines de protéines dans une fantastic area de tissu à haute résolution à l’aide de la microscopie à fluorescence. La technologie 4i a été développée il y a quelques années par Lucas Pelkmans, professeur à l’Université de Zurich et co-auteur de l’étude qui vient d’être publiée dans la revue scientifique Nature Biotechnology. C’est dans cette étude que les chercheurs ont appliqué cette méthode aux organoïdes pour la première fois.
En règle générale, les chercheurs utilisent la microscopie à fluorescence pour mettre en évidence trois protéines dans un tissu, chacune avec un colorant fluorescent différent. Pour des raisons tactics, il n’est pas probable de colorer plus de cinq protéines à la fois. Dans la technologie 4i, trois colorants sont utilisés, mais ceux-ci sont lavés de l’échantillon de tissu après que les mesures ont été prises, et trois nouvelles protéines sont colorées. Cette étape a été effectuée 18 fois, par un robotic, et le processus a pris au whole 18 jours. Enfin, un ordinateur fusionne les photographs individuelles en une seule image de microscopie sur laquelle 53 protéines différentes sont visibles. Ils fournissent des informations sur la fonction des différents forms de cellules qui composent la rétine par exemple, les bâtonnets, les cônes et les cellules ganglionnaires.
Les chercheurs ont complété ces informations visuelles des protéines rétiniennes par des informations sur les gènes qui sont lus dans les cellules individuelles.
Haute résolution spatiale et temporelle
Les scientifiques ont effectué toutes ces analyses sur des organoïdes d’âges différents et donc à différents stades de développement. De cette façon, ils ont pu créer une série chronologique d’images et d’informations génétiques décrivant l’ensemble du développement des organoïdes rétiniens sur 39 semaines. « Nous pouvons utiliser cette série chronologique pour montrer comment le tissu organoïde se construit lentement, où quels kinds de cellules prolifèrent et quand, et où se trouvent les synapses. Les processus sont comparables à ceux de la development rétinienne au cours du développement embryonnaire », explique Gray Camp, professeur à l’Université de Bâle et auteur principal de cette étude.
Les chercheurs ont publié leurs informations d’image et d’autres découvertes sur le développement rétinien sur un internet site Web available au community : EyeSee4is.
Autres kinds de tissus prévus
Jusqu’à présent, les scientifiques ont étudié le développement d’une rétine saine, mais à l’avenir, ils espèrent perturber délibérément le développement des organoïdes rétiniens avec des médicaments ou des modifications génétiques. “Cela nous donnera de nouvelles informations sur des maladies telles que la rétinite pigmentaire, une maladie héréditaire qui provoque la dégénérescence progressive des récepteurs photosensibles de la rétine et conduit finalement à la cécité”, a déclaré Camp. Les chercheurs veulent savoir quand ce processus begin et remark il peut être arrêté.
Treutlein et ses collègues travaillent également sur l’application de la nouvelle approche de cartographie détaillée à d’autres kinds de tissus, tels que différentes sections du cerveau humain et à divers tissus tumoraux. Pas à pas, cela créera un atlas qui fournira des informations sur le développement des organoïdes et des tissus humains.