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Les scientifiques ont dévoilé leurs premières recherches sur la cartographie des cellules du corps humain.Motortion/Getty Images
  • Des chercheurs ont dévoilé les progrès qu'ils ont réalisés dans la création d'une carte des cellules du corps humain.
  • Ils disent qu'une telle carte pourrait aider à diagnostiquer et à traiter une variété de maladies.
  • Ils comparent la recherche au Human Genome Project, qui a séquencé tous les gènes du génome humain.

Il y a près de 20 ans, la décennieProjet du génome humainterminé l'identification, la cartographie et le séquençage complets de tous les gènes du génome humain.

Il s'agit d'une réalisation révolutionnaire qui a contribué à des avancées majeures dans la technologie et la recherche biomédicales.

Cette semaine, une réalisation potentiellement encore plus importante a été présentée lorsque le consortium international Human Cell Atlas (HCA) a dévoilé des cartes détaillées de plus d'un million de cellules individuelles dans 33 organes et systèmes.

Les données, publiées dans quatre études majeures dans la revue Science, représentent les atlas cellulaires intertissulaires les plus complets au monde.C'est un tremplin majeur vers l'objectif de la HCA de cartographier tous les types de cellules du corps humain.

"L'Atlas des cellules humaines transforme notre compréhension de la biologie et des maladies", a déclaré Sten Linnarsson, Ph.D., professeur à l'Institut Karolinska en Suède et membre du comité d'organisation du HCA. "Ces études inter-tissus représentent une étape importante pour l'HCA et la biologie unicellulaire en permettant une comparaison systématique et approfondie des mêmes types de cellules à travers le développement et l'âge adulte. Ils constituent un grand pas en avant pour générer un atlas des cellules humaines de tous les types de cellules du corps humain, jetant les bases d'une nouvelle ère de diagnostic, de soins de santé et de médecine de précision.

Une « carte Google » du corps

Lors d'une conférence de presse en ligne, Sarah A.Teichmann, Ph.D., co-fondateur et principal dirigeant du consortium international HCA et responsable de la génétique cellulaire au Wellcome Sanger Institute de Cambridge, en Angleterre, a comparé l'objectif du projet à la création "d'une carte Google du corps humain - un ' Carte Street View de toutes les cellules et tissus.

"Ce que [le HCA] ouvre vraiment, c'est la capacité de comprendre les tissus dans toute leur splendeur", a ajouté Aviv Regev, Ph.D., co-fondateur du projet et membre du Broad Institute du MIT et de l'Université de Harvard dans le Massachusetts.

Les résultats - et ceux qui promettent de suivre - aideront les chercheurs à comprendre les maladies, le développement de vaccins et des domaines tels que l'immunologie antitumorale et la médecine régénérative, ont déclaré des experts.

Par exemple, a déclaré Teichmann, la recherche a déjà révélé "comment les cellules immunitaires se développent de manière nouvelle et inattendue" - dans l'intestin, le thymus et d'autres tissus, pas seulement dans la moelle osseuse.

Regev a déclaré que la cartographie cellulaire "nous aide à comprendre précisément où la maladie survient" au niveau cellulaire.

"Les gens pensent souvent que le génome est un plan, mais c'est vraiment une liste de pièces",Stephen Quake, Ph.D., fondateur du Quake Lab, un centre de recherche biologique de l'Université de Stanford en Californie, a déclaré à Healthline.

Grâce à l'apprentissage automatique, la capacité des chercheurs du HCA à séparer les tissus en cellules individuelles pour l'analyse donne un aperçu de la façon dont ces « parties » génétiques fonctionnent ensemble dans tout le corps.

"Le génome est la liste des pièces, mais ce n'est pas l'opérateur - ce sont les cellules", a ajouté Regev. "Une fois que vous avez les gènes, vous devez comprendre où ils opèrent."

Regev a comparé le projet HCA au "Projet du génome humain, mais conçu pour le 21e siècle".

"Le HCA est un processus complètement ouvert, avec plus de 2 000 scientifiques dans 83 pays", a-t-elle déclaré. "Ce n'était pas possible dans les années 1990."

Cibler la maladie au niveau cellulaire

La cartographie cellulaire sera particulièrement précieuse pour le développement de médicaments, la thérapie génique et la thérapie cellulaire, ont déclaré les experts.

"Si vous ciblez une cellule particulière, vous voulez savoir où d'autre dans le corps cette cellule est exprimée",dit Quake.

"Savoir où votre cible est exprimée est crucial pour prévenir la toxicité", a ajouté Regev.

Dans l'une des quatre études initiales, des chercheurs du Wellcome Sanger Institute ont séquencé l'ARN de 330 000 cellules immunitaires uniques pour améliorer la compréhension du fonctionnement des cellules immunitaires dans différents tissus.

"En comparant des cellules immunitaires particulières dans plusieurs tissus provenant des mêmes donneurs, nous avons identifié différentes" saveurs "de cellules T [immunes] à mémoire dans différentes zones du corps, ce qui pourrait avoir de grandes implications dans la gestion des infections", a déclaré Teichmann. "Nos données librement disponibles contribueront à l'Atlas des cellules humaines et pourraient servir de cadre pour la conception de vaccins, ou pour améliorer la conception de thérapies immunitaires pour attaquer les cancers."

Dans une deuxième étude, une équipe de recherche dirigée par l'Institut Sanger a créé un atlas complet du système immunitaire humain en développement.L'étude a inclus des tissus impliqués dans la formation des cellules sanguines et immunitaires et a révélé que certains types de cellules sont perdus à mesure que les humains vieillissent.Les chercheurs ont déclaré que les résultats peuvent renforcer l'ingénierie cellulaire in vitro et la recherche en médecine régénérative.

Regev a mené une troisième étude qui a utilisé des algorithmes d'apprentissage automatique pour analyser le matériel cellulaire congelé, surmontant un obstacle important dans un domaine de recherche qui doit généralement s'appuyer sur des tissus frais pour l'analyse.Les 200 000 cellules ajoutées à l'atlas par l'équipe du Broad Institute ont été associées avec succès à 6 000 maladies monogéniques et 2 000 maladies génétiques complexes.

Regev a déclaré que l'étude "ouvre la voie à des études de tissus provenant de cohortes entières de patients au niveau d'une seule cellule".

"Nous avons pu créer une nouvelle feuille de route pour plusieurs maladies, en reliant directement les cellules à la biologie des maladies humaines et aux gènes à risque de maladie dans les tissus", a-t-elle déclaré.

La « Tabula Sapiens »

Enfin, une étude menée par Quake et ses collègues du Chan Zuckerberg Biohub a utilisé le séquençage d'ARN unicellulaire de cellules vivantes pour analyser plusieurs organes d'un même donneur.

Cela a permis des comparaisons de différents tissus tout en contrôlant des facteurs tels que le patrimoine génétique, l'âge et les effets environnementaux.

L'atlas cellulaire qui en résulte, qui englobe plus de 400 types de cellules, a été surnommé "The Tabula Sapiens".

"Le Tabula Sapiens est un atlas de référence qui fournit une définition moléculaire de centaines de types de cellules dans 24 organes du corps humain", a déclaré Quake.

Les résultats ont révélé de nouvelles connaissances sur la biologie cellulaire, notamment sur la façon dont le même gène peut être épissé différemment dans divers types de cellules et sur la façon dont les clones de cellules immunitaires peuvent être partagés entre les tissus.

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