Outre leurs propriétés génétiques intrinsèques, les cellules au sein d’un tissu sont soumises à un mélange complexe de contraintes, de signaux et de stimuli physiques et chimiques extrinsèques, émis par leur microenvironnement. Or, bien que la culture de cellules humaines en deux dimensions (2D) sur du plastique ait permis des avancées majeures en biologie, elle modélise très mal la réalité du microenvironnement cellulaire dans un tissu. La biologie humaine entre dans une nouvelle ère où les biologistes commencent à explorer avec enthousiasme la possibilité de cultiver des cellules dans des polymères organiques souples, de les organiser en 3D, pour se rapprocher de la réalité physiologique du tissu.
Les modèles
ex vivo d’architecture 3D (organoïdes, organes-sur puce) ont le potentiel de combler le manque criant qui existe aujourd’hui entre la culture cellulaire en 2D et l’expérimentation animale qui présente, elle aussi, des limitations tant au plan bioéthique qu’en tant que modèle pour la biologie humaine. Ainsi, les organoïdes épithéliaux prostatiques ou mammaires, cultivés dans du Matrigel présentent de fortes similitudes avec le tissu glandulaire, comme l’atteste le développement d’acini parfaitement polarisés et dotés d’un lumen creux en leur centre. La possibilité de modifier génétiquement ces organoïdes apporterait certainement de nouvelles informations sur l’organogenèse et la cancérogenèse de ces tissues.
Dans le cadre de leurs travaux, les chercheurs de l’équipeBiomicrotechnologie et Génomique Fonctionnelle (Biomics) du laboratoire Biologie à Grande Échelle ont développé une approche innovante pour parvenir à exprimer des transgènes dans des organoïdes prostatiques ou mammaires en combinant l’encapsulation par microfluidique de cellules uniques dans des microbilles de Matrigel et l’électroporation d’acides nucléiques
(Figure).
Les chercheurs ont démontré que l’électroporation d’organoïdes encapsulés atteint près de 80% d’efficacité. À l’aide de cette approche et de l’analyse morphologique des organoïdes générés, ils ont validé le rôle clé des protéines PTEN et p63 dans le développement acinaire prostatique et mammaire. Ils pensent ainsi que la génération contrôlée d’organoïdes clonaux et leur transfection en 3D par des acides nucléiques ouvrent de nouvelles perspectives pour la réalisation de cribles de génomique fonctionnelle à haut-débit et à haut contenu d’information sur des modèles humains qui sont physiologiquement plus pertinents que la culture cellulaire 2D.
L’électroporation est une technique qui permet de forcer une cellule à intégrer un acide nucléique étranger.