Premiers follicules pileux pleinement matures obtenus en culture
Nous pouvons ajouter des follicules pileux de souris fonctionnels à des parties du corps que les scientifiques ont réussi à faire pousser en laboratoire, en dehors du corps.
Image d’entête : les tests d’implantations ont été réalisés sur des souris nudes. (Armin Kübelbeck/ Wikimedia)
En utilisant des cellules obtenues à partir d’embryons de souris, les chercheurs ont réussi pour la première fois à produire des organoïdes de follicules pileux, de petites versions simples d’un organe, qui font pousser des cheveux.
En outre, ils ont pu influer sur la pigmentation des poils et, lorsque les follicules ont été transplantés dans des souris vivantes sans poils, ils ont continué à fonctionner pendant plusieurs cycles de croissance des poils.
Selon l’équipe, cette recherche pourrait contribuer aux efforts visant à traiter la perte de cheveux et fournir des modèles alternatifs pour l’expérimentation animale et le dépistage des médicaments.
Les follicules pileux se forment au cours du développement de l’embryon. La couche externe de la peau, ou épiderme, et la couche de tissu conjonctif qui la suit, le mésenchyme, interagissent mutuellement pour déclencher le processus de morphogenèse au cours duquel les cellules commencent à s’assembler pour former l’organe.
Ces interactions épidermiques-mésenchymateuses qui donnent naissance aux follicules ne sont pas très bien comprises. En laboratoire, les scientifiques ont réussi à cultiver des organoïdes de peau, tant chez la souris que chez l’humain, qui contiennent des follicules, mais il est difficile de réussir à cultiver des follicules de manière isolée.
Mais la science des organoïdes s’est sophistiquée ces dernières années, et une équipe de scientifiques dirigée par l’ingénieur biomédical Tatsuto Kageyama de l’Université nationale de Yokohama au Japon a décidé de s’y essayer.
Ils ont commencé avec deux types de cellules prélevées sur des souris embryonnaires : épithéliales (peau) et mésenchymateuses. Certains de ces groupes de cellules ont été cultivés avec une substance appelée Matrigel, une préparation membranaire dérivée de la souris qui aide les cellules à former des structures, d’autres ont été cultivés sans Matrigel.
La différence fut saisissante. Les deux types de cellules s’agrégeaient, puis se séparaient spontanément au sein de l’agrégat, formant une structure organisée. Sans le Matrigel, ou lorsque le Matrigel a été ajouté plus tard, ces structures avaient la forme d’un haltère et n’ont pas réussi à se développer en follicules fonctionnels. En revanche, lorsque le matrigel a été ajouté dans les six heures suivant l’ensemencement de la culture avec les cellules, les structures étaient constituées d’un noyau de cellules épithéliales entouré d’une enveloppe de cellules mésenchymateuses.
Un follicule pileux représentatif à longue germination généré à partir de follicloïdes pileux après une période de culture prolongée.(Université nationale de Yokohama)
Selon les chercheurs, cette disposition augmente la surface de contact entre les deux types de cellules, ce qui facilite le développement de la goutte en follicule. C’est précisément ce qu’ils ont observé. Les “blobs” à noyau et enveloppe se sont transformés en organoïdes folliculaires matures et producteurs de poils avec un taux de réussite de presque 100 %, faisant pousser 2 millimètres de poils après 23 jours.
Au cours de ce processus, les chercheurs ont pu étudier comment le follicule se développait et produisait des cheveux au niveau moléculaire. Ils ont également testé un médicament qui stimule la production de mélanocytes, les cellules impliquées dans la pigmentation.
Lorsque ce médicament a été ajouté à la culture, les poils qui ont poussé à partir des organoïdes du follicule étaient plus pigmentés que les poils auxquels le médicament n’avait pas été ajouté.
Enfin, ils ont transplanté leurs follicules cultivés dans des souris nudes (image d’entête), des souris de laboratoire spécialement élevées avec un système immunitaire supprimé/ déficient, afin d’observer si les organoïdes pouvaient s’intégrer dans un corps vivant.
Une fois transplantés, les organoïdes sont devenus des follicules complets et ils ont donné naissance à des cheveux pendant plusieurs cycles de croissance, qui ont duré au moins 10 mois.
A partir de l’étude : Représentation schématique de la préparation de follicules pileux. Ces derniers formés par l’auto-organisation de cellules épithéliales et mésenchymateuses embryonnaires ont généré des tiges de cheveux in vitro avec un haut niveau d’efficacité et sont potentiellement bénéfiques pour plusieurs applications, notamment la compréhension du développement et de la pathologie, une alternative aux tests sur les animaux, le dépistage des médicaments et la médecine de régénération. (Tatsuto Kageyama et col./ Science Advances)
Il s’agit évidemment d’une étude sur des souris, qui ne peut pas encore être extrapolée à l’humain, mais la recherche sur ces derniers est la prochaine étape.
Contrairement à l’étude sur les souris, l’équipe n’utilisera pas de cellules prélevées sur des embryons, mais prélèvera des cellules données par des adultes et les transformera par rétro-ingénierie en cellules souches, à partir desquelles elle espère produire les cellules épithéliales et mésenchymateuses nécessaires. Ce processus pourrait être révélateur en soi, mais l’objectif final est ambitieux. L’équipe espère que ses recherches déboucheront sur des traitements pour des affections telles que l’alopécie ou la calvitie, qui touchent tous les sexes.
De plus, un modèle in vitro de la morphogenèse et du développement du follicule pileux pourrait réduire notre recours à l’expérimentation animale.
L’étude publiée dans Science Advances : Reprogramming of three-dimensional microenvironments for in vitro hair follicle induction et présentée par l’Université nationale de Yokohama via EurekAlert! : Fully mature hair follicles grown in cultures.