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Session Recherche Fondamentale 02- Jeudi 8 Octobre 2020 - 11h30

Résumé N° : C0_017

Des organoïdes de foie matures et fonctionnels auto-organisés à partir d'hépatoblastes différenciés d'hiPSC pour des applications à la médecine régénérative, aux études toxicologiques et à la modélisation de maladies

Antonietta Messina* (Villejuif), Eléanor Luce (Villejuif), Mattia Pasqua (Compiègne), Ulysse Pereira (Compiègne), Cécile Legallais (Compiègne), Anne Dubart-Kupperschmitt (Villejuif)

Introduction : Reproduire un organe entier aussi complexe que le foie est très difficile mais la capacité des cellules à s’auto-organiser permet la production d’organoïdes, mimant le tissu hépatique, qui peuvent être utilisés pour des études de toxicologie et de criblage de candidats médicaments. Cependant, pour produire ces organoïdes, les hépatocytes humains primaires (HHP) sont rares et souvent de qualité médicocre. Lorsqu’ils dérivent de cellules souches pluripotentes induites humaines (hiPSC), une source illimitée de cellules, les hépatocytes sont souvent peu fonctionnels et de type fœtal et non adulte.

Patients et méthodes / ou matériel et méthodes : Nous présentons ici des organoïdes hépatiques obtenus par auto-assemblage, dans des micropuits d’hydrogel inertes, d’hépatoblastes différenciés à partir d’hiPSC (iHB) selon un protocole déjà décrit1. Les agrégats obtenus sont alors différenciés en hépatocytes (iHeps) et maintenus en culture pendant 30 jours. Ils formant alors des sphéroïdes lisses et bien limités d’environ 250µm de diamètre ne présentant pas de coeur nécrotique. Ils ont ensuite été caractérisés en termes de fonctionnalité. L’expression des gènes a été étudiée par RT-PCR et par marquages en immunofluorescence suivis d’imagerie en 3D et de reconstruction. La production d’urée, la réponse aux hormones (insuline/glucagon) et l’excrétion des sels biliaires ont également été étudiés. Enfin, l’activité de cytochromes P450 a été étudiée par la capacité des organoïdes à métaboliser leurs substrats chimiques.

Résultats : Dans les organoïdes, nous observons l’expression de marqueurs d’hépatocytes matures tels HNF4α, HNF1α, UGT1A1, FIX de la coagulation et BSEP ainsi que la disparition complète dans les 6 premiers jours de culture de l’AFP intracellulaire et sécrétée et une multiplication par 4 de la sécrétion d’albumine qui atteint le niveau de celle sécrétée par les HHP en culture 2D. Les organoïdes ont montré la disparition complète de l’isoforme fœtale du cytochrome P450 3A (CYP3A7) tandis que le CYP3A4 (isoforme adulte) et le CYP1A1/2 augmentaient de façon statistiquement significative au cours du temps, tant pour l’expression, l’inductibilité que pour l’activité puisque les médicaments fournis ont été métabolisés à 81 % correspondant à l’activité métabolique des HHP à deux jours de culture. Enfin, l’expression de marqueurs apicaux souligne la polarisation complexe des cellules et l’existence d’un réseau de canaux biliaires qui s’étend au coeur des organoïdes, comme l’ont montré l’imagerie, l’analyse informatique et la reconstruction 3D. En fusionnant lorsqu’ils sont placés à proximité immédiate, les organoïdes génèrent alors des tissus plus grands (0,6-1 mm Ø) sans signe de nécrose, qui constituent des éléments de base pour l’assemblage de constructions hépatiques bioartificielles complexes.

Conclusion : Nous avons généré de façon reproductible des organoides d’iHEP présentant toutes les fonctions hépatiques testées à un niveau comparable à celui des PHH, comme requis pour des applications comme le criblage de candidats médicaments, la modélisation de maladies (ex. NASH, fibrose) et la médecine personnalisée. Nous pensons que ces organoïdes de foie pourraient servir de composants biologiques pour des applications telles que le foie sur puce, le foie bioartificiel et la biofabrication du foie.

Remerciements : Ce travail a été financé par la subvention ANR-16-RHUS-0005. Les auteurs remercient le Pr Jean-Charles Duclos-Vallée, coordonnateur du RHU iLite, pour son soutien constant.

Références : 1: Caron, J., Pène, V., Tolosa, L., Villaret, M., Luce, E., Fourrier, A., Heslan, J.-M., Saheb, S., Bruckert, E., Gómez-Lechón, M.J., Nguyen, T.H., Rosenberg, A.R., Weber, A., Dubart-Kupperschmitt, A., 2019. Low-density lipoprotein receptor-deficient hepatocytes differentiated from induced pluripotent stem cells allow familial hypercholesterolemia modeling, CRISPR/Cas-mediated genetic correction, and productive hepatitis C virus infection. Stem Cell Res Ther 10, 221. https://doi.org/10.1186/s13287-019-1342-6

L’auteur n’a pas transmis de déclaration de conflit d’intérêt

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