Un nouveau matériel de culture pour les organoïdes

Les organoïdes sont de petites structures tridimensionnelles obtenues à partir de cellules souches ou de cellules prélevées chez un patient. Selon les conditions de culture, ils reproduisent certaines caractéristiques d'un intestin, d'un foie, d'un cerveau ou encore d'une tumeur. Ils constituent aujourd'hui des modèles particulièrement utiles pour comprendre le développement des tissus, étudier des pathologies ou évaluer l'efficacité de nouveaux médicaments sans recourir à des modèles animaux ou des prélèvements successifs. Leur croissance repose toutefois sur un élément indispensable : une matrice qui entoure les cellules et reproduit, autant que possible, le milieu dans lequel elles évoluent naturellement.

Le matériau de référence utilisé aujourd'hui, le Matrigel, est issu de tissus animaux. S'il favorise efficacement le développement des organoïdes, sa composition complexe et variable d'un lot à l'autre limite la reproductibilité des expériences. Pour s'affranchir de ces contraintes, les scientifiques développent depuis plusieurs années des hydrogels synthétiques dont les propriétés peuvent être définies et contrôlées. Ces hydrogels sont des matériaux polymères réticulés, constitués de longues chaînes hydrophiles reliées entre elles de manière covalente afin de créer un réseau tridimensionnel poreux et gonflé d’eau, dans les pores desquels se logent les cellules.

Dans une étude publiée dans la revue Chemistry of Materials, une équipe de scientifiques de l’Institut de Chimie et biologie des membranes et des nanoobjets (CNRS/Université de Bordeaux/Bordeaux INP) présente une nouvelle famille d'hydrogels à base de poly(éthylène glycol) (PEG) dont l'architecture moléculaire permet de moduler finement les propriétés du matériau. L’originalité de ces gels réside dans le greffage à chaque extrémité des chaînes de polymères de molécules en forme d’arbre, appelées dendrons. Cette structure branchée joue un rôle clé à deux niveaux. D'une part, elle concentre les points de réticulation en petits clusters localisés, ce qui permet de moduler finement la rigidité du gel tout en conférant au matériau un comportement mécanique adaptatif, proche de celui des tissus vivants. D'autre part, ces mêmes clusters servent de sites d'ancrage privilégiés pour des molécules biologiquement actives, permettant de les présenter aux cellules sous forme d'îlots organisés dans le volume du gel, ce qui favorise une reconnaissance plus efficace par les récepteurs cellulaires. Les gels sont assemblés simplement sous l'effet d'une lumière UV, et leurs propriétés peuvent être ajustées en faisant varier la longueur des chaînes ou la nature des groupements de surface. À terme, cette plateforme modulaire et chimiquement définie pourrait améliorer considérablement la fiabilité des modèles cellulaires 3D, et ouvrir de nouvelles voies pour la recherche sur le cancer, l'ingénierie tissulaire et le développement de nouveaux traitements
 

Rédacteur : AVR