De l’ancienne carte babylonienne du monde à l’imagerie astronomique représentant le cosmos, les cartes ont joué un rôle fondamental dans la formation de notre vision de l’univers et de notre place en son sein. Maintenant, après des années de recherches intenses, les scientifiques ont construit sans doute l’un des atlas les plus importants à ce jour : une carte de toutes les cellules du corps humain.
Dans une série de nouvelles études publiées jeudi dans la revue Science, un groupe international de chercheurs dirigé par Human Cell Atlas, une initiative mondiale visant à cartographier chaque cellule humaine, a répertorié plus d’un million de cellules individuelles dans 33 organes, créant ainsi des bases de données encyclopédiques consultables. Les scientifiques espèrent utiliser cette carte de référence pour mieux comprendre la structure et la fonction des cellules, comment les différentes cellules interagissent les unes avec les autres et ce qui conduit à leur emplacement et à leur rôle spécifiques dans le corps humain.
Si nous voulons une compréhension plus approfondie de ce qui rend une seule cellule saine ou sensible à des maladies comme le cancer, le diabète ou le COVID-19, sans parler de la mise au point de vaccins ou de thérapies puissants, cette carte pourrait montrer la voie.
« Vous pouvez le considérer comme une carte Google Maps du corps humain », a déclaré aux journalistes Sarah Teichmann, biologiste moléculaire à l’Université de Cambridge et co-fondatrice de Human Cell Atlas, lors d’un point de presse cette semaine. « C’est vraiment cette vue des cartes routières des cellules individuelles et de leur emplacement dans les tissus que nous visons. »
Les scientifiques ont longtemps cherché à caractériser et à classer les cellules humaines pour découvrir leurs fonctions biologiques et comprendre ce qui se passe sous la surface lorsque les choses tournent mal. Mais obtenir une image complète du répertoire cellulaire de notre corps est plus facile à dire qu’à faire.
Pour étudier une seule cellule, les scientifiques commencent généralement par un gros morceau de tissu, qui est composé de millions, voire de milliards de cellules différentes de types différents. Chercher le bon peut être comme chercher une aiguille dans une botte de foin cellulaire. Un autre problème est de s’appuyer sur des tissus donnés, qui sont généralement congelés pour une utilisation ultérieure, ce qui signifie que certaines cellules peuvent mourir et donc être impossibles à étudier. Avoir le bon type de technologie est un autre obstacle.
Heureusement, l’émergence de nouvelles technologies et de tissus frais provenant de greffes d’organes au cours des dernières décennies a facilité la cartographie des types de cellules dans le corps humain. En 2016, Teichmann et Aviv Regev, biologiste informatique au Broad Institute du MIT, ont lancé l’Atlas des cellules humaines pour consolider les efforts de recherche sur le catalogage des cellules et créer une ressource ouverte pour les scientifiques du monde entier étudiant les maladies humaines.
Parmi les percées réalisées par les nouvelles études du Human Cell Atlas, figure une atlas unicellulaire de 200 000 cellules provenant de tissus congelés compilé par Regev et son équipe du Broad Institute. À l’aide de l’apprentissage automatique, les chercheurs ont également lié différents types de cellules à 8 000 maladies génétiques. Parallèlement, des chercheurs du Consortium Tabula Sapiens, qui a collaboré avec le Human Cell Atlas, compilé un atlas génétique en regardant quels gènes sont exprimés dans près de 5 000 cellules trouvées dans des organes comme les poumons, la peau, le cœur et le sang provenant de donneurs vivants et décédés.
Non seulement cette richesse de données aide les scientifiques à définir un type de cellule en fonction de sa signature génétique, mais elle les aide également à comprendre plus précisément le déroulement des maladies courantes et rares. Cela pourrait potentiellement permettre d’affiner les futurs traitements médicamenteux et d’éviter de nuire aux cellules qui partagent des gènes mais ne sont pas impliquées dans la maladie.
« Par exemple, les gènes de la fibrillation auriculaire sont associés au risque de fibrillation auriculaire, qui est une maladie cardiaque. Ils sont également utilisés par les cellules du muscle squelettique, de l’œsophage et de la prostate », a déclaré Regev aux journalistes lors de la conférence de presse. « Alors maintenant, nous pouvons essayer de concevoir des moyens de cibler plus spécifiquement les cellules sur lesquelles nous voulons avoir un impact, mais pas de cibler d’autres cellules utilisant ces gènes dans le corps. »
Dans un troisième article, Teichmann et son équipe de chercheurs britanniques ont cartographié cellules immunitaires chez l’adulte et tissus prénataux. Ils ont découvert des versions uniques de cellules immunitaires comme les lymphocytes T qui pourraient permettre aux scientifiques de concevoir des lymphocytes T plus efficaces pour combattre les infections ou détecter des maladies comme le cancer.
« Ces connaissances ont des implications pour les thérapies qui améliorent ou suppriment une réponse immunitaire pour combattre la maladie et pour la conception de vaccins », a déclaré Teichmann.
Teichmann et Regev ont déclaré que cet atlas cellulaire complet pourrait également fournir des informations clés sur l’infection au COVID-19 – et sur le COVID potentiellement long, une gamme de symptômes à long terme que les personnes qui se remettent de l’expérience du virus.
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