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Chaque jour, nous confrontés à des produits chimiques perturbateurs du système endocrinien (PSC), tels que le bisphénol A, les imitateurs d’œstrogènes et les retardateurs de flamme. L’exposition à ces produits chimiques a été associée à des effets sur la santé tels que l’infertilité, l’obésité et le cancer.
Les chercheurs étudient généralement les effets potentiels des perturbateurs endocriniens à l’aide de cultures cellulaires 2D et de modèles animaux. La première option manque toutefois de précision, tandis que la seconde sera progressivement abandonnée dans l’ensemble de l’UE dans le cadre de l’engagement de la Commission en faveur du bien-être animal.
Le projet SCREENED propose une solution unique à ces deux problèmes. Coordonné par Lorenzo Moroni, directeur de l’Institut MERLN pour la médecine régénérative inspirée par la technologie aux Pays-Bas, l’équipe du projet a développé des essais cellulaires innovants en 3D qui modélisent une thyroïde humaine.
Organe sur puce
Le projet entendait surmonter les limites des cultures cellulaires 2D traditionnelles et des modèles animaux, notamment en termes de sensibilité et de spécificité. Comme l’explique Lorenzo Moroni, «la plupart des tests de dépistage des effets des PSC sur la thyroïde sont encore basés sur des modèles de culture cellulaire en 2D». Ces modèles reposent souvent sur des lignées cellulaires d’origine pathologique, qui fournissent un modèle qui ressemble étroitement à l’état pathologique de la thyroïde. Néanmoins, selon Lorenzo Moroni, «leur spécificité et leur sensibilité sont toutefois limitées lorsqu’elles sont utilisées pour des tests de PSC».
L’équipe de SCREENED s’est attachée à repousser ces limites en développant trois modèles thyroïdiens 3D distincts. Le premier modèle, développé par l’équipe de Sabine Costagliola à l’Université Libre de Bruxelles en Belgique, implique des thyroïdes miniatures et simplifiées, appelées organoïdes, dérivées de cellules souches humaines. Elles reproduisent la fonction de production d’hormones thyroïdiennes des thyroïdes naturelles. «Nous avons pu créer, pour la première fois, un modèle de follicule thyroïdien dérivé de cellules souches humaines», fait remarquer Lorenzo Moroni. Ces organoïdes sont logés dans un dispositif de culture cellulaire microfluidique, créant un modèle «d’organe sur puce» qui reproduit l’environnement naturel des cellules thyroïdiennes.
Le second modèle, développé par l’université de Parme en Italie, fait appel à des cadres tissulaires spécialement préparés qui correspondent étroitement à la composition naturelle de la glande thyroïde, ce qui en améliore la structure et la fonction. Enfin, le troisième modèle implique des structures imprimées en 3D qui reproduisent la forme et la disposition de la glande thyroïde, et notamment un réseau de vaisseaux sanguins pour la soutenir. Ces modèles sont logés dans un microbioréacteur modulaire équipé d’une technologie de détection innovante qui permet de contrôler avec précision les conditions de culture cellulaire.
Comprendre les PSC
Les approches innovantes de SCREENED ne se limitent pas à ces structures 3D complexes. Le projet a également permis de mieux comprendre les marqueurs biologiques des PSC, révélant ainsi la manière dont ces substances chimiques affectent la fonction thyroïdienne. «Notre innovation repose sur différents piliers», ajoute Lorenzo Moroni. «Ces nouveaux modèles cellulaires ont été cultivés dans une puce 3D ou dans une construction bio-imprimée, les deux apportant une plus grande sensibilité aux PSC examinés.»
Les potentiels impacts de la recherche de SCREENED sont profonds. Les bancs d’essai de haute qualité qu’a fournis le projet pourrait permettre de détecter les substances chimiques qui ont des effets perturbateurs sur le système endocrinien à des stades d’exposition beaucoup plus précoces qu’auparavant. «L’augmentation de la spécificité et de la sensibilité aux PSC que nous avons démontrées pourraient constituer un banc d’essai de haute qualité pour le dépistage des effets supposés des PSC à des doses plus faibles», déclare Lorenzo Moroni.
Qui plus est, l’adoption de ces essais 3D avancés pourrait réduire le recours à l’expérimentation animale, conformément aux considérations éthiques et aux tendances réglementaires en faveur de méthodes de recherche plus humaines. Cette approche nous aide à comprendre comment l’exposition à certaines substances peut avoir des effets délétères sur le développement et le fonctionnement de la thyroïde. En exploitant des techniques avancées pour étudier les protéines et les gènes, parallèlement à des modèles informatiques, les scientifiques peuvent retracer les étapes depuis l’exposition initiale jusqu’à l’impact final sur la santé. Cette méthode soutient l’idée de cartographier l’ensemble du processus afin de mieux prévoir et prévenir les conséquences néfastes.
Lorenzo Moroni et son équipe ont l’intention de pousser leurs recherches plus loin. Bien qu’elle n’ait pas encore bénéficié d’un financement supplémentaire, l’équipe de SCREENED demeure optimiste quant aux possibilités de poursuivre plus avant ses travaux révolutionnaire.