Organoïdes

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Les récentes avancées dans le domaine de la biologie des cellules souches pluripotentes humaines ou des cellules souches adultes spécifiques de tissus ont favorisé la modélisation haute-fidélité de pratiquement tous les tissus du corps humain. Les modèles cellulaires tridimensionnels (3D) offrent une meilleure prédictivité des résultats physiologiques et fonctionnels que les modèles de culture cellulaire bidimensionnels standard. Au TENS, nous avons construit un noyau organoïde gastro-intestinal pour générer, développer et exploiter des systèmes modèles 3D et dynamiques de l'intestin afin de comprendre les interactions et les fonctions cellulaires, y compris l'épithélium, le système nerveux entérique et le microbiote.

La plateforme d'organoïdes GALOP est dédiée à la génération et à l'utilisation d'organoïdes intestinaux humains et murins. L'expertise et les ressources, dont une biobanque d'organoïdes murins et humains, des outils techniques (Transwell, Gut-on-chip) et des analyses (perméabilité, imagerie 3D), permettent l'exploitation de divers modèles d'organoïdes intestinaux pour étudier le développement de l'intestin et de l'ENS.



Si vous souhaitez en savoir plus sur TENS et nos activités de recherche, vous pouvez nous contacter et nous suivre sur Twitter (@TENS_lab).

Nous utilisons à la fois des cellules souches adultes et des cellules souches pluripotentes pour générer des organoïdes gastro-intestinaux. Vous pouvez consulter le résumé de nos activités ici :

https://youtu.be/1ucUPIfGT4E

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1) Organoïdes dérivés de cellules souches adultes murines et humaines :

Nous établissons des cultures d'organoïdes intestinaux dérivés de tissus murins et humains pour étudier la réponse de la barrière épithéliale à divers stimuli, notamment l'inflammation et le microbiote. Nous avons également créé une biocollection d'organoïdes iléaux et de côlon d'origine humaine. Cette biocollection est actuellement utilisée pour soutenir plusieurs projets translationnels au sein de notre laboratoire. Ces projets comprennent des projets régionaux financés (PROLIFIC), des projets ANR MICROBIAUTISM (2019), TACI (2019), EEC et BBSCI (2021) et des projets pilotes.

 

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Organoïde dérivé de cellules souches adultes murines après stimulation par la Forskoline.

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Organoïdes dérivés de cellules souches adultes humaines. Des cryptes intestinales provenant d'un échantillon de patient ont été prélevées et cultivées dans des conditions 3D. Les structures résultantes ressemblent à un mini-intestin humain.

2) Organoïdes intestinaux dérivés de cellules souches pluripotentes :

Nous dirigeons la différenciation de cellules souches pluripotentes en organoïdes intestinaux humains. Grâce à ces techniques, nous pouvons créer le tube gastro-intestinal (jéjunum, côlon) in vivo. Les organoïdes obtenus peuvent être complexifiés par ingénierie tissulaire dans le système nerveux entérique. Ces modèles sont utiles pour comprendre le développement et la maturation du tube digestif chez l'homme. Plusieurs projets ANR (SyNEDI 2017 ; INCEPTION 2020 ; EEC 2021 ; NeuroPIMM 2021), projet FRM (Médecine Régénérative) et un projet régional (BOGUS - Bioregate) bénéficient de ces technologies.


 

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Organoïdes intestinaux humains dérivés d'iPSC et coculture avec des cellules progénitrices du système nerveux entérique (ENS). Les organoïdes intestinaux humains (HIO) sont des tissus intestinaux humains produits in vitro à partir de la différenciation dirigée de cellules souches pluripotentes humaines (hPSC). Le modèle HIO peut également inclure des cellules neuro-gliales entériques dérivées de hPSC pour obtenir des organoïdes intestinaux innervés (HIO+ENS).


Comment fabriquer des organoïdes intestinaux à partir de cellules souches pluripotentes ?


https://youtu.be/NS10uCGNhas

3) Systèmes microphysiologiques dérivés d'organoïdes (Organ-on-chip) :

Notre objectif est de développer des systèmes modèles d'intestin dynamique pour déchiffrer le rôle du microenvironnement intestinal sur la fonction de barrière épithéliale et le système nerveux entérique. À cette fin, nous utilisons des dispositifs mIcrophysiologiques haut de gamme, à savoir des organes sur puce, pour répondre à ces questions.



 

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Gut-on-chip utilisant le dispositif MIMETAS

Membres

Maxime Mahe (CRCN Inserm)

Michel Neunlist (DR Inserm)

Lisa Brossard (AI)

Yevgenyia Simon (Technician)

Philippe Aubert (IE Inserm)

Collaborateurs

Alexander Mösig – INSPIRE lab Jena, Germany

ITN EuROOC associate partner

Financements

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Publications

-Vales S, Poling HM, Sundaram N, Helmrath MA, Mahe MM. In Vivo Human PSC-Derived Intestinal Organoids to Study Stem Cell Maintenance. Methods Mol Biol. 2020;2171:201-214. doi: 10.1007/978-1-0716-0747-3_12. PMID: 32705643.

-Loffet E, Brossard L, Mahe MM. Pluripotent stem cell derived intestinal organoids with an enteric nervous system. Methods Cell Biol. 2020;159:175-199. doi: 10.1016/bs.mcb.2020.04.012. Epub 2020 May 27. PMID: 32586442.

Leonetti D, Estéphan H, Ripoche N, Dubois N, Aguesse A, Gouard S, Brossard L, Chiavassa S, Corre I, Pecqueur C, Neunlist M, Hadchity E, Gaugler MH, Mahé MM, Paris F. Secretion of Acid Sphingomyelinase and Ceramide by Endothelial Cells Contributes to Radiation-Induced Intestinal Toxicity. (2020). Cancer research, 80(12), 2651–2662.

-Flatres C, Loffet É, Neunlist M & Mahé MM. [From human pluripotent stem cells to custom-made intestinal organoids]. (2019). Medecine Sciences: M/S, 35(6–7), 549–555.

- Workman MJ, Mahe MM*, Trisno S, Poling HM, Watson CL, Sundaram N, Chang CF, Schiesser J, Aubert P, Stanley EG, Elefanty AG, Miyaoka Y, Mandegar MA, Conklin BR, Neunlist M, Brugmann SA, Helmrath MA, Wells JM. Engineered human pluripotent-stem-cell-derived intestinal tissues with a functional enteric nervous system. Nat Med. 2017 Jan;23(1):49-59. doi: 10.1038/nm.4233. Epub 2016 Nov 21. PubMed PMID: 27869805; PubMed Central PMCID: PMC5562951. (*Co-first author) (Nature Medicine Journal Cover)

- Watson CL, Mahe MM*, Múnera J, Howell JC, Sundaram N, Poling HM, Schweitzer JI, Vallance JE, Mayhew CN, Sun Y, Grabowski G, Finkbeiner SR, Spence JR, Shroyer NF, Wells JM, Helmrath MA. An in vivo model of human small intestine using pluripotent stem cells. Nat Med. 2014 Nov;20(11):1310-4. doi: 10.1038/nm.3737. Epub 2014 Oct 19. PubMed PMID: 25326803; PubMed Central PMCID: PMC4408376. (*Co-first author) (Nature Medicine Journal Cover)

-Mahe MM, Sundaram N, Watson CL, Shroyer NF & Helmrath MA. Establishment of human epithelial enteroids and colonoids from whole tissue and biopsy. (2015). Journal of Visualized Experiments: JoVE, (97), doi:10.3791/52483.