Organoïdes intestinaux porcins bidimensionnels reflétant les propriétés physiologiques de l’intestin natif

Pascal Benz; Masina Plenge; Simon Wagner; Gemma Mazzuoli-Weber

doi:10.3791/67666

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Article de méthode

Organoïdes intestinaux porcins bidimensionnels reflétant les propriétés physiologiques de l’intestin natif

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DOI :

10.3791/67666

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31 janvier 2025

Pascal Benz¹ , Masina Plenge¹ , Simon Wagner¹ , Gemma Mazzuoli-Weber¹^,²

¹Institute for Physiology and Cell Biology, University of Veterinary Medicine Hannover, ²Center for Systems Neuroscience (ZSN)

Dans cet article

Résumé

Cette étude décrit un protocole pour générer des monocouches 2D d’organoïdes porcins dérivés de l’intestin grêle et du gros intestin. La croissance de ces monocouches est marquée par l’augmentation des valeurs TEER, indiquant une intégrité épithéliale robuste. De plus, ces monocouches présentent des réponses sécrétoires physiologiques dans les expériences en chambre d’Ussing après l’application de forskoline.

Résumé

Le tractus gastro-intestinal (GIT) sert à la fois à la digestion des aliments et à l’absorption des nutriments, mais aussi à servir de barrière protectrice contre les agents pathogènes. Traditionnellement, la recherche dans ce domaine s’est appuyée sur des expériences sur des animaux, mais il existe une demande croissante pour des méthodes alternatives qui adhèrent aux principes des 3R : remplacer, réduire et affiner. Les organoïdes porcins sont apparus comme un outil prometteur, offrant une réplication in vitro plus précise des conditions in vivo que les modèles cellulaires traditionnels. L’un des principaux défis des organoïdes intestinaux est leur surface apicale tournée vers l’intérieur et leur surface basolatérale tournée vers l’extérieur. Cette limitation peut être surmontée en créant des couches organoïdes bidimensionnelles (2D) sur des inserts de transpuits (ci-après dénommés inserts), permettant d’accéder aux deux surfaces. Dans cette étude, nous avons réussi à développer des cultures bidimensionnelles d’organoïdes du jéjunum porcin et du côlon. Le processus de culture comporte deux phases clés : d’abord, la formation d’une monocouche cellulaire, suivie de la différenciation des cellules à l’aide de milieux adaptés. La croissance cellulaire est suivie en mesurant la résistance électrique transépithéliale, qui se stabilise au jour 8 pour les organoïdes du côlon et au jour 16 pour les organoïdes du jéjunum. Après une phase de différenciation de 2 jours, l’épithélium est prêt pour l’analyse. Pour quantifier et suivre les processus de transport électrogénique actifs, tels que la sécrétion de chlorure, nous utilisons la technique de la chambre d’Ussing. Cette méthode permet de mesurer en temps réel et de caractériser finement les processus de transport épithélial. Ce modèle in vitro innovant, combiné à des techniques établies comme la chambre d’Ussing, fournit une plate-forme solide pour caractériser physiologiquement le GIT porcin dans le cadre des 3R. Elle ouvre également des possibilités d’étudier les mécanismes physiopathologiques et de développer des stratégies thérapeutiques potentielles.

Introduction

Le GIT joue un rôle central dans la digestion, l’absorption des nutriments et l’excrétion des déchets par les matières fécales¹. De plus, il fonctionne comme une barrière contre les agents pathogènes, un rôle soutenu par une composition cellulaire diversifiée, y compris des cellules souches, des cellules caliciformes productrices de mucus, des cellules entéroendocrines et des entérocytes absorbants². L’homéostasie intestinale peut être perturbée par divers facteurs, tels que des infections bactériennes³ ou des processus inflammatoires⁴, ent....