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Un effort ambitieux pour cartographier les cellules individuelles du corps humain reçoit le soutien des NIH

Un effort ambitieux pour cartographier les cellules individuelles du corps humain reçoit le soutien des NIH

La dernière incursion des National Institutes of Health (NIH) dans la transformation des technologies émergentes en ensembles de données utiles se concentre sur la façon dont les milliards de cellules de l’organisme se connectent et interagissent. Le programme d’atlas biomoléculaire humain (HuBMAP) vise à décrire le milieu biochimique et l’emplacement des cellules individuelles dans les principaux organes du corps, écrivent cette semaine des chercheurs dans Nature. Il utilise la technologie annoncée par la science comme la percée de l’année 2018.

L’objectif est d’  « établir une base de référence de ce qui constitue un système sain « , explique Julia Laskin, chimiste analytique à l’Université Purdue de West Lafayette (Indiana), bénéficiaire d’une subvention de HuBMAP. De cette façon, dit-elle, les chercheurs seront en mesure de voir ce qui ne va pas dans la maladie.

Jusqu’à récemment, les scientifiques biomédicaux n’avaient qu’une vue d’ensemble du fonctionnement des organes. En particulier, ils n’avaient réussi à obtenir qu’une idée de l’activité des gènes – lorsque les gènes s’activent et se désactivent – dans des tissus spécifiques. L’activité génétique définit ce que fait une cellule. Mais les organes se composent de nombreux types de cellules, chacune ayant son propre profil moléculaire.

En 2016, s’appuyant sur des technologies qui permettent aux chercheurs d’étudier régulièrement des cellules individuelles, un groupe de 90 scientifiques du monde entier a lancé l’Atlas des cellules humaines (AHC), qui vise à cataloguer le fonctionnement des cellules dans différents tissus. L’effort implique maintenant 1500 scientifiques de 65 pays et bénéficie du soutien de nombreuses sources, dont le Wellcome Trust et le programme Horizons 2020 de l’Union européenne, déclare Aviv Regev, un des membres fondateurs du HCA et biologiste en systèmes informatiques au Broad Institute à Cambridge, Massachusetts.

HuBMAP représente l’engagement du gouvernement américain à cet effort international de base, dit l’auteur correspondant sur le 9 Octobre Nature papier, le génomiste Michael Snyder de l’Université Stanford à Palo Alto, Californie. « Espérons que[HuBMAP] jouera un rôle majeur dans le leadership et la construction du cadre  » qui aidera à fusionner l’AHC avec une douzaine d’autres projets axés sur l’analyse cellulaire d’organes spécifiques, tels que le cerveau, les poumons, les reins, le pré-tumoral et les tissus cancéreux, explique-t-il. Une telle fusion impliquerait l’établissement de normes, de protocoles et de façons communes de présenter les données. « Dans la mesure du possible, nous voulons pouvoir comparer des pommes avec des pommes et des oranges avec des oranges « , dit M. Snyder.

Dans l’ensemble, les NIH envisagent de dépenser 200 millions de dollars pour HuBMAP sur 8 ans. Jusqu’à présent, les NIH ont accordé 54 millions de dollars au cours des quatre prochaines années à environ 120 chercheurs. Certaines équipes étudieront les cellules elles-mêmes : En plus de déterminer l’activité des gènes et d’utiliser d’autres approches omiques, ils recueilleront de l’information spatiale sur les protéines, les modifications de l’ADN, les lipides, l’ARN et d’autres molécules clés en utilisant la microscopie fluorescente et les méthodes d’imagerie pour construire des cartes 3D des cellules. Un deuxième groupe de chercheurs est chargé de développer les outils informatiques nécessaires pour présenter ces données de façon cohérente et permettre aux chercheurs d’explorer l’atlas. Un troisième groupe, qui comprend Laskin, met au point de meilleures technologies pour étudier ces cellules. Un tel développement est nécessaire, dit M. Laskin, parce qu’avec les cellules individuelles, « on arrive au point d’avoir une très petite quantité de matériel à analyser ».

Ce soutien des NIH provient du Fonds commun, qui s’appuie sur les efforts chevauchant de nombreux instituts des NIH pour faire avancer un nouveau domaine. Par exemple, le Fonds commun a appuyé le Projet sur le microbiome humain, qui a contribué à relancer l’accent mis actuellement sur le rôle des bactéries dans et sur le corps humain dans la santé et la maladie. Pour ce nouveau projet, Richard Conroy du NIH dit : « Le plus grand défi sera de rassembler tout le monde au début. » Mais il s’attend à ce qu’une fois que cela se produira, les progrès seront rapides.

Ces progrès ont été mis en évidence cette semaine, puisque Nature a également publié deux articles qui s’appuient sur de nouvelles données HCA. Dans l’une d’elles, la dermatologue Muzlifah Haniffa, de l’Université de Newcastle au Royaume-Uni, et ses collègues ont étudié 140 000 cellules d’un foie en développement, ainsi que 74 000 cellules de la peau, des reins et du sac vitellin, et décrit comment le sang et le système immunitaire se forment. La capacité du foie à fabriquer ces cellules sanguines et immunitaires change entre 7 et 17 semaines après la conception, selon le numéro du 9 octobre de Nature.

Dans le deuxième article, Prakash Ramachandran, clinicien-chercheur à l’Université d’Édimbourg, et ses collègues ont utilisé la technologie unicellulaire pour décrire toutes les cellules impliquées dans la formation de tissu cicatriciel dans le foie malade. Les cellules se composent de sous-types de trois cellules clés : les globules blancs appelés macrophages, les cellules endothéliales – qui tapissent les vaisseaux sanguins – et les cellules cicatricielles appelées myofibroblastes, selon l’équipe. Connaître les cellules et la façon dont elles parlent à chacune d’elles pourrait mener à des moyens de bloquer la cicatrisation, dit Ramachandran.

Les données des deux articles feront partie de l’atlas en développement, que Conroy décrit comme une «  carte Google  » pour le corps, où l’on peut faire des recherches sur les détails moléculaires de chaque cellule. Cette semaine, le HCA s’est réuni à Barcelone, en Espagne, pour voir où en était l’effort et discuter de la manière d’aller de l’avant, et les NIH co-organiseront une autre réunion de ce type au printemps. « Ce qui est excitant, dit Regev, c’est comment tous ces éléments s’assemblent. »

Via Science

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