Un projet pour comprendre les mécanismes de formation des organoïdes

15/06/2018

Lauréat du prestigieux Program Grant Award de Human Frontier Science Program (HFSP), le projet porté par Daniel Riveline, chef d’équipe à l’IGBMC, au côté de trois chercheurs, s’intéresse au couplage de la polarisation et de la différenciation des cellules dans les organoïdes, des prototypes d’organes conçus en laboratoire à partir de cellules souches. Leur moteur ? La curiosité scientifique et l’échange de savoir-faire.

L’idée de réaliser un projet avec HFSP, programme destiné à soutenir la recherche internationale en proposant notamment des subventions accordées pour des projets innovants et risqués, s’est faite de manière spontanée pour les quatre chercheurs. Le tout, en une quinzaine de jours, il y a un peu plus d’un an. A cette époque, Daniel Riveline, directeur de recherche au CNRS et chef de l’équipe Physique cellulaire au sein du département Biologie du développement et cellules souches de l’IGBMC, s’intéresse fortement à un domaine en plein développement : celui des organoïdes, des prototypes d’organes conçus en laboratoire à partir de cellules souches. « Dans ce cadre, des chercheurs sont notamment parvenus à reproduire un cerveau avec un globe oculaire », souligne le physicien.

Le pot d’échappement à côté du volant

A Dresde, Daniel Riveline rencontre lors d’une conférence, le biologiste Alf Honigmann (Institut Max Planck, Dresde). « Nous avions des approches complémentaires, nous avons eu envie de monter un projet autour de ce sujet. » Anne Grapin-Botton (Centre de biologie des cellules souches, Université de Copenhague), spécialiste des organoïdes, s’est naturellement jointe au petit groupe. « Il nous manquait un théoricien pour avoir un regard prédictif sur la manière dont le système évolue », c’est là que Masaki Sano (Département de physique, Université de Tokyo) intervient.

Dans ce domaine d’étude, le principal problème réside dans le fait que les chercheurs parviennent à former les organes mais ils sont mal assemblés. « C’est l’image de la voiture où le pot d’échappement est à côté du volant. Notre hypothèse étant que si l’on maitrise le premier stade de développement, on arrivera à imposer une suite réussie. » Le projet a ainsi pour but d'étudier les mécanismes de formation des organoïdes. Une recherche qui vise à comprendre comment ces organes émergent à partir de cellules souches.

Vers la réalisation d’une autogreffe

Physique cellulaire, physique théorique, biologie cellulaire, biologie du développement, microfabrication et microscopie de super-résolution, le projet fait appel à plusieurs disciplines et s’intéresse plus particulièrement à la reproduction d’un pancréas et d’un tube neural (relatif au système nerveux). « Le choix d’un organe ne s’improvise pas, il faut avoir des années de connaissance et d’expérience avec l’organe choisi. » L’idée étant d’obtenir une reproduction parfaite de l’organe dans l’espoir de pouvoir appliquer cette maitrise du premier stade de développement à d’autres organes.

« A terme, nous aimerions arriver à recréer un organe fonctionnel qui pourrait être greffé, ce serait une autogreffe à partir de la bonne culture de la cellule du patient, mais rien n’est gagné. » Pour le moment, les quatre chercheurs viennent de recevoir les fonds HFSP et ont trois ans pour mener leur projet. Première étape pour Daniel Riveline : apprendre à réaliser les organoïdes du pancréas au côté d’Anne Grapin-Botton.

Marion Riegert

De la physique à la biologie

Dans le cadre de ses recherches, Daniel Riveline s’intéresse à la physique du vivant, un domaine qui intègre physique et biologie. « Le but du physicien est de mettre en évidence et en équations les lois d’évolution de la matière. Notre pari depuis 20 ans, c’est que les lois de la matière vivante peuvent être approchées par la physique. » Un rapprochement qui demande aux physiciens d’apprendre à manipuler les tissus et de collaborer étroitement avec les biologistes. « Une différence majeure entre physiciens et biologistes réside dans notre manière de nous poser des questions, souvent sur le même phénomène. » L’équipe du chercheur d’abord installée à l’Institut de science et d'ingénierie supramoléculaires a rejoint l’IGBMC en 2016. Pour créer des passerelles entre les deux domaines et former les étudiants de tous horizons à cet aspect pluridisciplinaire, une formation de Master 2 autour de la physique cellulaire a été mise en place, avec sept composantes de l’Université de Strasbourg. « Pour apprendre à dialoguer aux Interfaces, à la manière de l’apprentissage de langues étrangères », précise Daniel Riveline.

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