Des modèles in vitro pour étudier les conséquences des salmonelloses

Les organoïdes sont des modèles in vitro de cultures cellulaires en 3-dimensions (3D), qui miment l’architecture et reproduisent certaines fonctions d’un organe spécifique. Ces modèles permettent aux scientifiques de modéliser des infections en limitant l’expérimentation animale.

Une équipe de l’IRSD a développé des organoïdes intestinaux murins pour étudier les conséquences des infections causées par Salmonella Typhimurium, une bactérie qui infecte les humains et les animaux et qui est responsable d’un large spectre de maladies, dont des gastro-entérites. Après une contamination orale, la première étape de l’infection nécessite une interaction des bactéries avec l’épithélium intestinal. Le caecum, première partie du gros intestin, est le segment intestinal préférentiellement colonisé par Salmonella.

L’objectif des scientifiques est de mieux comprendre les effets de ces infections sur la prolifération et la différenciation des cellules épithéliales intestinales. 

« Nous avons comparé les résultats obtenus avec un modèle bien connu d’infection in vivo chez la souris avec ceux issus d’un modèle d’organoïde intestinal que nous avons mis au point », retrace Agnès Wiedemann, chercheuse INRAE et responsable de ces travaux de recherche.

Des conséquences sur la santé intestinale

L’épithélium intestinal est organisé en cryptes et villosités. Il est formé d’une monocouche de cellules épithéliales prolifératives ou différenciées qui assurent différentes fonctions physiologiques comme l’absorption des nutriments et la protection contre les infections.

Les cryptes contiennent des cellules souches et des progéniteurs, cellules prolifératives qui permettent à l’épithélium de se renouveler et de se réparer. L’infection par Salmonella Typhimurium perturbent le fonctionnement de ces cellules. Les scientifiques ont montré une augmentation du nombre de cellules prolifératives dans les cryptes caecales infectées. Celle-ci est liée à une surexpression des voies de signalisation dépendantes de l’EGFR (récepteur du facteur de croissance épidermique), essentielles à la prolifération des progéniteurs. De plus, cette augmentation est concomitante à une diminution de la différenciation des cellules sécrétrices. Ce nouveau mécanisme, ciblant la prolifération des cellules intestinales, soulève des interrogations quant aux conséquences à long terme d’infections répétées par Salmonella sur l’intégrité des cryptes et leur dérégulation dans des pathologies telles que le cancer.

Une alternative aux études in vivo

Pour obtenir ces résultats, les scientifiques se sont basés sur des tests in vivo mais aussi sur des modèles in vitro d’organoïdes reproduisant le caecum. « Les modèles in vitro et in vivo présentent des altérations similaires du fonctionnement des cellules prolifératives lors d’infections par Salmonella : prolifération accrue, diminution de la différenciation sécrétoire, et activation de la voie EGFR », détaille Agnès Wiedemann. De plus, les organoïdes donnent aux scientifiques la possibilité d’utiliser un inhibiteur de l’EGFR, une approche difficilement envisageable in vivo en raison de l’implication essentielle de ce récepteur dans plusieurs mécanismes vitaux.

Ces travaux confirment l’intérêt des organoïdes comme outil pertinent pour étudier l’impact des salmonelles sur l’épithélium intestinal. À l’avenir, ces modèles cellulaires permettront d’étudier plus finement la physiopathologie de l’interaction des pathogènes avec l’épithélium tout en réduisant considérablement le recours aux animaux à des fins expérimentales.

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Sciences pour tous – Organoïdes : des outils pour une meilleure santé digestive

Connaissez-vous les organoïdes ? Ces modèles de culture cellulaire en trois dimensions sont de plus en plus utilisés pour comprendre les mécanismes biologiques. À l’occasion de la prochaine conférence « les sciences pour tous », mardi 18 novembre à 13h30, Martin Beaumont et Agnès Wiedemann, chercheurs au centre Occitanie-Toulouse, présenteront leur utilisation visant à améliorer la santé digestive animale et humaine. En présentiel & en distanciel sur inscription.