Cultures d’organoïdes de vessie humaine : un nouveau modèle d’étude - 28/10/16

La recherche en urologie manque d’un modèle in vitro de vessie restituant les caractéristiques de l’urothélium et intégrant son microenvironnement. Le modèle organoïde repose sur les propriétés de croissance et de différenciation des cellules souches au sein d’une matrice en trois dimensions (3D), permettant de restituer l’architecture des tissus dont elles sont issues. L’objectif était de valider et caractériser un premier modèle d’organoïdes de vessie humaine.

À partir de prélèvements vésicaux en zone saine de patients cystectomisés pour un cancer de la vessie, l’urothélium était isolé par digestion enzymatique. Les cellules urothéliales étaient ensemencées à différentes densités, avec ou sans fibroblastes de vessie du patient, dans 25μL de Matrigel^® (hydrogel composé d’extrait soluble de membrane basale). Le milieu de culture était le KSFM^® complémenté avec de l’hEGF et de l’extrait pituitaire de bovin. Le suivi morphologique des structures en microscopie était bihebdomadaire. L’architecture et la différenciation cellulaire étaient évaluées par le marquage en immunofluorescence des noyaux, de l’actine, des cytokératines (CK) 17 et 20, et de l’uroplakine 3A (UPK3A).

Dix cultures d’organoïdes de vessie ont été réalisées. Une croissance des structures jusqu’à 20jours de culture était observée, pour un taux d’ensemencement minimal de 50 000 cellules urothéliales par puits en association avec des fibroblastes (Figure 1). Les organoïdes adoptaient une conformation 3D dans le Matrigel^® et plusieurs phénotypes étaient visualisés : des cystes monostratifiés autour d’une lumière, des sphères pleines pluristratifiées évoluant (à partir de j12) vers des structures multiformes avec l’apparition inconstante d’une lumière centrale (Figure 2). Le diamètre moyen des organoïdes était de 180μm à j20. Une différenciation cellulaire complète au sein des organoïdes multiformes était constatée. Les cellules basales exprimant la CK17 se situaient à la périphérie au contact du Matrigel^® tandis que les cellules superficielles différenciées exprimant la CK20 et l’UPK3A se trouvaient en leur centre.

Les organoïdes de vessie restituent in vitro la conformation 3D et la diversité cellulaire de l’urothélium avec une différenciation complète. Il s’agit d’un nouveau modèle plus représentatif de l’organe in vivo. La prochaine étape sera de générer des organoïdes cancéreux de vessie issue de tumeur vésicale de patient, ouvrant l’opportunité d’évaluation de nouvelles thérapies anti-tumorales et à terme de médecine personnalisée.