Les « mini-yeux » 3D, connus sous le nom d’organoïdes, ont été cultivés à partir de cellules souches générées à partir d’échantillons de peau donnés par des patients du Great Ormond Street Hospital for Children (GOSH). Dans un œil sain, les cellules en bâtonnets – les cellules qui détectent la lumière – sont disposées à l’arrière de l’œil dans une région importante responsable du traitement des images appelée la rétine. Dans cette recherche publiée dans Rapports sur les cellules souches¹l’équipe a découvert qu’elle pouvait faire en sorte que les cellules en bâtonnets s’organisent en couches qui imitent leur organisation dans la rétine, produisant un « mini-œil ».

Ces « mini ​​yeux » constituent une avancée importante, car les recherches antérieures utilisant des cellules animales ne pouvaient pas imiter le même type de perte de vision que celle observée dans le syndrome d’Usher.

Le syndrome d’Usher est la cause génétique la plus courante de surdité et de cécité combinées, affectant environ trois à dix personnes sur 100 000 dans le monde. Les enfants atteints du syndrome d’Usher de type 1 naissent souvent profondément sourds, tandis que leur vue se détériore lentement jusqu’à ce qu’ils deviennent aveugles à l’âge adulte.

Bien que les implants cochléaires puissent aider à la perte auditive, il n’existe actuellement aucun traitement pour la rétinite pigmentaire, qui provoque une perte de vision dans le syndrome d’Usher. Bien que cette recherche n’en soit qu’à ses débuts, ces étapes vers la compréhension de la maladie et la conception d’un futur traitement pourraient donner de l’espoir à ceux qui vont perdre la vue.

Les « mini ​​yeux » développés dans cette recherche permettent aux scientifiques d’étudier les cellules photosensibles de l’œil humain à un niveau individuel, et plus en détail que jamais auparavant. Par exemple, en utilisant un puissant séquençage d’ARN unicellulaire, c’est la première fois que les chercheurs ont pu visualiser les minuscules changements moléculaires dans les cellules en bâtonnets avant leur mort. En utilisant les « mini-yeux », l’équipe a découvert que les cellules de Müller, responsables du soutien métabolique et structurel de la rétine, sont également impliquées dans le syndrome d’Usher. Ils ont découvert que les cellules des personnes atteintes du syndrome d’Usher avaient anormalement des gènes activés pour les réponses au stress et la dégradation des protéines. Les inverser pourrait être la clé pour prévenir la progression et l’aggravation de la maladie.

Comme les « mini-yeux » sont cultivés à partir de cellules données par des patients avec et sans la « faute » génétique qui cause le syndrome d’Usher, l’équipe peut comparer les cellules saines et celles qui conduiront à la cécité.

La compréhension de ces différences pourrait fournir des indices sur les changements qui se produisent dans l’œil avant que la vision d’un enfant ne commence à se détériorer. À son tour, cela pourrait fournir des indices sur les meilleures cibles pour un traitement précoce, ce qui est essentiel pour obtenir les meilleurs résultats.

Le Dr Yeh Chwan Leong, associé de recherche à l’UCL GOS ICH et premier auteur, a déclaré : « Il est difficile d’étudier les minuscules cellules nerveuses inaccessibles de la rétine du patient car elles sont si étroitement liées et délicatement positionnées à l’arrière de l’œil. En utilisant un petit biopsie de la peau, nous avons maintenant la technologie pour reprogrammer les cellules en cellules souches, puis créer une rétine cultivée en laboratoire avec le même ADN, et donc les mêmes conditions génétiques, que nos patients. »

La professeure Jane Sowden, professeure de biologie du développement et de génétique à l’UCL, et auteure principale, a déclaré : « Nous sommes très reconnaissants aux patients et aux familles qui font don de ces échantillons à la recherche afin qu’ensemble, nous puissions approfondir notre compréhension des maladies oculaires génétiques, comme Syndrome d’Uscher.

Bien qu’ils soient absents depuis un certain temps, nous espérons que ces modèles pourront un jour nous aider à développer des traitements qui pourraient sauver la vue des enfants et des jeunes atteints du syndrome d’Usher. »

Le modèle « mini œil » pour les maladies oculaires pourrait également aider les équipes à comprendre d’autres conditions héréditaires dans lesquelles il y a la mort des cellules en bâtonnets dans l’œil, telles que les formes de rétinite pigmentaire sans surdité. De plus, la technologie utilisée pour développer des modèles fidèles de maladies à partir de cellules cutanées humaines peut être utilisée pour un certain nombre d’autres maladies – il s’agit d’un domaine d’expertise du Zayed Center for Research into Rare Disease in Children à l’UCL GOS ICH.

Les recherches futures créeront des « mini-yeux » à partir d’un plus grand nombre d’échantillons de patients et les utiliseront pour identifier des traitements, par exemple en testant différents médicaments. À l’avenir, il sera peut-être possible de modifier l’ADN d’un patient dans des cellules spécifiques de ses yeux pour éviter la cécité.

Cette recherche a été financée par le National Institute for Health and Care Research Centre de recherche biomédicale de l’hôpital Great Ormond Street, le Conseil de recherches médicales, GOSH Children’s Charity et Newlife the Charity for Disabled Children.