De nouveaux modèles pour étudier l’intestin du porcelet

Les organoïdes, des cultures de cellules qui miment les organes

Les organoïdes sont des modèles développés et utilisés en biologie depuis les années 2010, permettant de modéliser des organes pour les étudier plus facilement. Ils sont issus de cellules souches, qui, placées dans des environnements spécifiques, pourront se développer et donner naissance à des cellules diversifiées, mimant l’architecture et le fonctionnement d’un organe spécifique.

Jusqu’à présent, les organoïdes avaient surtout été développés chez la souris et l’humain, pour mieux comprendre les mécanismes biologiques chez ces espèces, ou étudier des pathologies. En revanche, ils étaient très peu utilisés chez les animaux d’élevage. Or, grâce à ces modèles de cellules organisées en 3 dimensions, il est plus facile pour les scientifiques de mener des recherches très fines sur les organes d’intérêt et cela, en limitant l’expérimentation animale.

Les chercheurs et chercheuses du laboratoire GenPhyse ont ainsi été les premiers à cultiver des organoïdes d’intestin de lapin. Ils ont ensuite poursuivi ces études chez le porcelet et ont constaté que les organoïdes étaient effectivement des modèles très pertinents pour étudier de manière fine le fonctionnement de l’intestin, même s’ils montrent encore quelques limites.

Des organoïdes pertinents pour étudier l’épithélium intestinal du porcelet

Dans une étude publiée dans Frontiers in Cell and Developmental Biology, l’équipe de Martin Beaumont s’est intéressée aux intestins des porcelets. Cette espèce est particulièrement sensible à des troubles digestifs au moment du sevrage. Or, ces pathologies sont souvent traitées par des antibiotiques, ce qui, en cas de surutilisation, peut conduire à des problèmes de santé publique dû à l’antibiorésistance.

Afin de mieux comprendre le fonctionnement de l’intestin chez le porcelet, les scientifiques ont d’abord étudié les organoïdes pour savoir s’ils pouvaient reproduire fidèlement les caractéristiques de l’organe in vitro et ainsi être pertinents pour l’étude fine des mécanismes intestinaux. Ils ont utilisé des organoïdes dérivés de différentes parties de l’intestins (jéjunum et côlon) issus de porcelets avant ou après sevrage, qu’ils ont comparé aux organes d’origine, en particulier en ce qui concerne les fonctions de digestion et de barrière.

Observation au microscope confocal d’organoïdes d’intestin de porcelet ©GENPHYSE/INRAE

Pour ce qui est du segment digestif, les organoïdes reproduisent fidèlement une partie des profils d’expression de gènes caractéristiques de la localisation dans l’intestin (environ 50%). Ces modèles peuvent donc être utilisés de manière spécifique d’une région de l’intestin pour étudier les effets d’un traitement expérimental, mais aussi pour étudier les effets des nutriments sur la barrière intestinale, dans le but de trouver des alternatives à l’utilisation des antibiotiques.

En revanche, pour ce qui est des gènes spécifiques du stade de développement de l’intestin, les organoïdes ne conservent pas leurs profils d’expression caractéristiques de la période avant ou après sevrage. Ceci peut notamment s’expliquer par une absence de signaux essentiels pour la différenciation des cellules, tels que les bactéries, leurs métabolites ou encore les nutriments, qui sont naturellement présents au sein de l’intestin de l’animal.

Dans le futur, il faudrait donc inclure ces signaux dans le milieu de culture des organoïdes. Le modèle sera alors fidèle à la réalité et permettra une utilisation plus pertinente qui, à terme, pourrait limiter l’expérimentation animale.

Concernant l’élevage des porcelets, une imitation fidèle du fonctionnement de l’intestin par les organoïdes sera très utile pour l’étude d’alternatives aux antibiotiques pour préserver la santé.