Production in vitro d’un tissu oculaire humain à partir de cellules souches

L’œil est un organe constitué de nombreux tissus aux fonctions spécifiques parmi lesquels la conjonctive, une muqueuse qui tapisse l’intérieur des paupières et le blanc de l’œil. Ce tissu est composé de cellules épithéliales qui forment une fine membrane protectrice et de cellules calciformes qui produisent un composant du film lacrymal, le mucus. Agissant comme lubrifiant, le mucus facilite les mouvements oculaires et protège la surface de l’œil.

Des anomalies de ce film lacrymal peuvent engendrer des maladies oculaires ou des inflammations. Comprendre la biologie de la conjonctive devrait permettre d’en identifier des thérapies innovantes. Cependant, les études portant sur la caractérisation et le développement de l’épithélium conjonctival demeurent rares. D’une part il est difficile d’en obtenir des échantillons humains, et d’autre part les modèles animaux ne peuvent être utilisés car les propriétés de ces cellules diffèrent chez l’homme de chez les autres espèces animales.

Les chercheurs de l’université d’Osaka ont contourné ces obstacles en produisant in vitro une conjonctive humaine. Ils ont dans un premier temps cultivé des cellules souches pluripotentes induites humaines (hiPS) afin de former un organoïde reproduisant in vitro l’anatomie de l’œil humain. Les cellules iPS qui sont générées en laboratoire à partir de cellules déjà spécialisées, comme des cellules de la peau, présentent le potentiel théorique de se différencier en n’importe quelle cellule du corps humain.

Ils ont identifié deux facteurs essentiels au développement et la maturation de cellules épithéliales et calciformes de la conjonctive humaine au sein de cet organoïde. Ils ont montré que (i) le facteur de croissance épidermique (EGF) permettait la différenciation des cellules hiPS en cellules épithéliales de la conjonctive ainsi qu’en cellules calciformes ; et (ii) le facteur de croissance keratinocyte (KGF) permettait la maturation des cellules calciformes qui produisent du mucus.

La culture de cellules épithéliales de la conjonctive in vitro à partir de cellules hiPS, devrait permettre de mieux comprendre son fonctionnement et ainsi faciliter la découverte de médicaments spécifiques. Les applications d’une telle découverte sont particulièrement attendues dans le milieu de la médecine régénérative, notamment dans le traitement de maladies répandues telle que la sécheresse oculaire.

Sources :
[1] Osaka University team creates conjunctival cells from iPS cells, Japan Times, https://www.japantimes.co.jp/news/2021/02/06/national/science-health/ips-osaka-university/
[2] Generation of functional conjunctival epithelium, including goblet cells, from human iPSCs, Nomi et al., 2021, Cell Reports 34.

Rédactrice : Hélène Le Brun, chargée de mission du pôle Santé, Environnement et Vie au sein du Service pour la Science et la Technologie de l’Ambassade de France au Japon.