Les cellules souches bovines ouvrent de nouvelles perspectives pour la recherche future sur le steak cultivé
Des chercheurs de l'EMBL de Barcelone mettent au point des tissus bovins auto-organisés contenant des cellules musculaires, nerveuses et vasculaires
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La viande cultivée vise à produire de la viande à partir de cellules animales en laboratoire, sans avoir à élever un animal vivant pour la production de viande. Elle a été présentée comme une alternative potentiellement plus durable à la production de viande conventionnelle. Cependant, recréer quelque chose d’aussi complexe qu’un steak – plutôt que de la viande hachée – reste un défi scientifique majeur.
Tissu bovin en 3D contenant des fibres musculaires et des réseaux ressemblant à des vaisseaux sanguins.
Marina Sanaki-Matsumiya/EMBL, CC BY-NC-SA
Aujourd’hui, des chercheurs de l’EMBL de Barcelone ont mis au point une méthode permettant de cultiver des tissus bovins auto-organisés contenant des cellules musculaires, nerveuses et vasculaires à partir d’une lignée de cellules souches embryonnaires bovines cultivées en laboratoire. Ces travaux offrent une nouvelle plateforme pour l’étude de la formation des tissus et pourraient contribuer à faire progresser les futures technologies de la viande cultivée. Ils ont été publiés dans la revue *Nature Communications*.
Les approches actuelles en matière de viande de bœuf cultivée reposent généralement sur des cellules souches prélevées sur des vaches adultes. Bien que ces cellules puissent produire du tissu musculaire, leur capacité de division est limitée et elles sont déjà prédéterminées à ne devenir que certains types de tissus. Il est donc difficile de reproduire la diversité des types cellulaires présents dans la viande naturelle.
Miki Ebisuya, ancienne responsable de groupe à l’EMBL de Barcelone et actuelle professeure Humboldt à la PoL-TU de Dresde, ainsi que son équipe, ont utilisé une lignée établie de cellules souches embryonnaires bovines pouvant être cultivées et multipliées en laboratoire sur de longues périodes. Contrairement aux cellules adultes, les cellules souches embryonnaires peuvent proliférer pendant de longues périodes et conservent la capacité de se différencier en de nombreux types cellulaires différents. En guidant soigneusement leur développement, les chercheurs ont généré simultanément trois composants clés du tissu musculaire : des cellules musculaires squelettiques, des neurones et des cellules endothéliales, capables de former des vaisseaux sanguins. Fait remarquable, les cellules se sont organisées d’elles-mêmes en agrégats tridimensionnels ressemblant à des tissus, sans nécessiter de techniques d’assemblage complexes.
« L’un des plus grands défis de la viande cultivée consiste à reproduire la complexité d’un véritable tissu », a déclaré Marina Sanaki-Matsumiya, ancienne chercheuse postdoctorale au sein du groupe Ebisuya et actuellement professeure adjointe à l’université de Tsukuba au Japon. « Au lieu de cultiver chaque type de cellule séparément puis de les assembler par la suite, nous avons démontré que les cellules souches embryonnaires peuvent se développer ensemble et s’auto-organiser, imitant ainsi le développement des tissus réels. »
La capacité à développer des cellules endothéliales revêt une importance particulière. Dans les tissus vivants, les vaisseaux sanguins acheminent l’oxygène et les nutriments, permettant ainsi aux tissus de se développer et de rester en bonne santé. Bien que les réseaux de type vasculaire formés dans le cadre de cette étude soient encore primitifs, ils constituent une étape importante vers la création de tissus cultivés plus grands et plus complexes.
À l’aide du protocole mis au point par le groupe Ebisuya, les chercheurs ont produit des agrégats 3D de 0,6 mm de diamètre en 15 jours. Bien que ces tissus soient exceptionnellement petits, ils présentent un niveau important de complexité cellulaire. Dans chacun de ces agrégats, des fibres musculaires se sont formées aux côtés de réseaux de cellules endothéliales et de neurones spinaux qui interagissaient avec le muscle, démontrant ainsi que plusieurs types de tissus en interaction peuvent être générés ensemble à partir d’un même processus de développement, plutôt que d’être assemblés à partir de types de cellules adultes dérivées.
Les chercheurs soulignent que ces travaux constituent une première validation de principe plutôt qu’une recette pour produire des steaks cultivés.
« Le tissu que nous avons généré est encore très petit », a déclaré Ebisuya. « Pour produire quelque chose qui ressemble à un steak, nous aurons besoin de tissus beaucoup plus grands, dotés de réseaux vasculaires plus matures, capables de soutenir une croissance continue. »
Le coût constitue un autre défi majeur. La culture de cellules souches embryonnaires et l’orientation de leur développement nécessitent actuellement des milieux de culture et des réactifs coûteux, ce qui rend la production alimentaire à grande échelle économiquement irréalisable.
Au-delà de la production alimentaire, ces travaux constituent également un modèle puissant pour comprendre le développement des tissus musculaires. Comme le système contient plusieurs types de cellules en interaction, il pourrait aider les chercheurs à étudier le développement musculaire et l’ingénierie tissulaire d’une manière difficile à réaliser avec des cultures cellulaires plus simples.
Bien que les steaks cultivés soient encore loin de devenir une réalité, cette étude démontre que les cellules souches embryonnaires peuvent générer plusieurs des composants cellulaires essentiels au sein d’un seul et même système auto-organisé. En réunissant des cellules musculaires, nerveuses et vasculaires, ces travaux jettent les bases importantes pour la construction future de tissus cultivés plus complexes.
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