Publié le 2025-10-11 13:39:00. Des scientifiques développent des « organes miniatures » en laboratoire, à partir des propres cellules des patients, pour prédire plus efficacement la réponse aux traitements anticancéreux et réduire la dépendance aux expériences sur les animaux.
- Ces organoïdes, parfois intégrés dans des « organes sur puce » sophistiqués, miment les fonctions des organes humains pour tester la viabilité des traitements.
- Cette approche vise à personnaliser la médecine et à évaluer la sécurité et l’efficacité des médicaments avant leur administration aux patients, une démarche qui révolutionne le diagnostic et le traitement du cancer.
- Cette avancée s’inscrit dans un mouvement réglementaire croissant au Canada et aux États-Unis visant à limiter le recours aux animaux dans la recherche biomédicale.
Lorsque les traitements anticancéreux ne produisent pas les résultats escomptés, les patients subissent les effets secondaires de la chimiothérapie sans en tirer de réels bénéfices. Une nouvelle approche prometteuse explore l’utilisation de minuscules organes « proxy » conçus en laboratoire à partir des propres cellules d’un patient. Ces structures, appelées organoïdes, permettent aux chercheurs de cultiver des tissus qui s’auto-organisent, offrant une réplique fidèle des organes humains.
Une technologie encore plus avancée, la « puce d’organe », pousse cette innovation plus loin. Elle consiste à cultiver des organoïdes sur une minuscule structure tridimensionnelle simulant la circulation sanguine. Le résultat ? Des tissus pulmonaires capables de se dilater et de se contracter de manière autonome, ou des cellules cardiaques battant à l’unisson. Contrairement aux tests de médicaments conventionnels, qui consistent à cultiver des cellules humaines à plat dans une boîte de Pétri ou à mener des expérimentations sur des animaux, les organes sur puce promettent de mieux saisir la complexité du cancer et des fonctions humaines pour prédire quels médicaments seront efficaces et sûrs.
Ces progrès surviennent alors que les autorités réglementaires et politiques du Canada et des États-Unis cherchent activement à réduire l’utilisation d’animaux dans la recherche.
Une équipe de recherche conjointe de l’Université McGill à Montréal et de l’Université Harvard à Boston a récemment réussi à créer des organoïdes et une puce d’organe personnalisée, de la taille d’une clé USB, pour huit patients atteints d’adénocarcinome de l’œsophage, un cancer particulièrement létal. Cet outil expérimental recrée la tumeur du patient ainsi que les tissus environnants, testant ainsi sa réaction aux traitements dans un environnement fluidique contrôlé.
« Nous avons pris les tumeurs spécifiques des patients, nous avons créé leur propre avatar. Nous avons montré que nous pouvons déterminer quels médicaments sont efficaces dans cette puce d’organe en quatre à six semaines, et c’est ce délai qui est important pour le traitement des patients. »
Dr Lorenzo Ferri, directeur de la chirurgie thoracique et gastro-intestinale supérieure au Centre universitaire de santé McGill
Dans une publication récente dans le Journal de médecine translationnelle, l’équipe du Dr Ferri a rapporté que, pour la moitié des puces testées, le traitement a entraîné la mort des cellules cancéreuses, tandis que dans l’autre moitié, les cellules ont survécu. Chez le petit nombre de patients testés à ce jour, les résultats obtenus avec ces puces d’organes ont parfaitement correspondu aux réponses des patients à la chimiothérapie et à leur succès thérapeutique.
Interrogé sur l’impact potentiel de ces découvertes sur son approche thérapeutique, le Dr Ferri a qualifié cette avancée de « véritablement transformatrice ». Bien que la technique expérimentale n’ait été utilisée que chez une poignée d’individus pour l’instant, l’objectif est d’éliminer l’incertitude dans la prise en charge du cancer.
Permettre un traitement personnalisé
La technologie des puces d’organes, brevetée par Donald Ingber et ses collègues du Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering de Harvard, a été mise à disposition de l’équipe de McGill. La puce ne se contente pas de recréer la tumeur ; elle intègre de minuscules canaux pour différents types de cellules ainsi qu’un fluide imitant le sang et le tissu conjonctif environnant. L’ensemble reproduit la manière dont les cellules vivantes se dilatent et se contractent, des facteurs cruciaux souvent négligés dans les tests de laboratoire traditionnels.
Les organoïdes et les puces d’organes pourraient servir de pont rapide entre la compréhension des systèmes organiques complexes grâce aux animaux de laboratoire et les données issues des essais cliniques sur les humains, selon Gordana Vunjak-Novakovic, professeure d’ingénierie biomédicale à l’Université Columbia de New York.
La professeure Vunjak-Novakovic et ses collègues ont utilisé des cellules souches dérivées d’un échantillon de sang d’un enfant atteint de cardiomyopathie, une maladie du muscle cardiaque. Ils ont ainsi pu créer du tissu cardiaque sur une puce d’organe présentant une mutation génétique spécifique. Elle se souvient : « C’était un patient pédiatrique, un très jeune garçon ». Après un criblage approfondi de médicaments existants, ils en ont identifié un qui semblait prometteur dans son cas. Ces informations ont ensuite été partagées avec le cardiologue de l’enfant.
« Ce sont le genre de petits succès occasionnels, mais je m’attendrais à ce que l’ensemble du domaine s’accélère maintenant, alors qu’il y a autant de soutien du côté réglementaire, mais aussi du côté du financement et du secteur pharmaceutique. »
Gordana Vunjak-Novakovic, professeure d’ingénierie biomédicale à l’Université Columbia
Vers l’abandon des animaux de laboratoire
En septembre, les National Institutes of Health (NIH) aux États-Unis ont annoncé la création du premier centre américain dédié au développement d’organoïdes standardisés et accessibles. L’objectif est d’accélérer la découverte de médicaments, de fournir des outils plus précis pour la modélisation des maladies, de protéger la santé publique et de réduire la dépendance aux animaux de laboratoire.
Au Canada, Santé Canada et Environnement et Changement climatique Canada ont également mis en place une stratégie visant à « remplacer, réduire ou raffiner » les tests sur les animaux vertébrés, tels que les souris, les rats, les porcs et les chiens. Le premier ministre de l’Ontario, Doug Ford, a quant à lui plaidé en faveur d’une nouvelle législation interdisant les tests médicaux sur les chats et les chiens.
Le Dr Ingber est à l’origine de centaines d’inventions. L’une d’elles, connue sous le nom de « puce d’organe », pourrait révolutionner la médecine humaine et les tests de dépistage de médicaments.
La professeure Vunjak-Novakovic anticipe que le domaine des organoïdes permettra de réduire la toxicité cardiaque de certains médicaments utilisés pour traiter les maladies neuronales et le cancer. Milica Radisic, professeure de génie biomédical et titulaire d’une chaire de recherche du Canada à l’Université de Toronto, souligne que des organoïdes ont déjà été utilisés pour développer des traitements plus sûrs et plus efficaces contre la fibrose kystique. Elle-même détient des brevets pour la technologie du « cœur sur puce ».
En cultivant et en faisant mûrir des tissus, la professeure Radisic développe des puces d’organes conçues pour imiter les maladies de patients de l’Hôpital général de Toronto et de l’Hôpital pour enfants malades, dans le but de tester des médicaments.
« Parlez-moi de moi. C’est ce qui intéresse les gens, n’est-ce pas ? »
Milica Radisic, professeure de génie biomédical à l’Université de Toronto
Les organoïdes et les organes sur puce permettent aux scientifiques de déterminer précisément ce qui fonctionnera pour un patient donné. Dans une autre expérience, l’équipe du Dr Ferri à McGill a démontré qu’un médicament existant, utilisé pour réduire le cholestérol, pouvait améliorer l’efficacité de la chimiothérapie chez certains patients.
À l’avenir, la recherche sur le cancer, à l’instar de celle menée par le Dr Ferri, ouvre la voie à des traitements personnalisés, adaptés à la constitution génétique de chaque individu, comme l’explique Kalina Kamenova, bioéthicienne spécialisée dans la communication scientifique sur les cellules souches. Elle est également fondatrice et directrice de recherche de l’Institut canadien de génomique et société.
« Dans la pratique clinique, l’un des grands problèmes du futur sera de savoir comment étendre cette recherche ? compte tenu du coût. Comment pouvons-nous garantir qu’il apporte des bénéfices à tous les membres de la société, à tous ceux qui ont besoin de ce type de traitement ? »
Kalina Kamenova, bioéthicienne
Pour commencer à relever ces défis, le laboratoire du Dr Ferri reçoit déjà par courrier des échantillons de tumeurs de patients provenant de l’Ontario et du Manitoba, et prévoit d’étendre cette collaboration à la Colombie-Britannique. Le coût actuel de cette technologie peut atteindre 30 000 $ par échantillon de patient. Cependant, la professeure Radisic suggère que l’automatisation de la culture des organoïdes par des robots pourrait réduire les coûts à long terme en prenant en charge la maintenance quotidienne des cellules dans des conditions stériles.
Les opinions divergent quant à savoir si et quand les organes sur puce remplaceront entièrement l’utilisation d’animaux dans la recherche biomédicale. La professeure Radisic estime qu’il existe une « réelle opportunité » dans les 20 à 30 prochaines années de réduire considérablement le nombre d’animaux utilisés dans la découverte de médicaments, soulignant que « l’aspect du bien-être animal est souvent négligé ».