Publié le 2025-12-12 17:53:00. Des chercheurs de l’Université d’État du Michigan (MSU) ont mis au point des « organoïdes cardiaques » miniatures, des modèles de cœur humain en laboratoire, qui pourraient révolutionner la recherche sur la fibrillation auriculaire (FA) et ouvrir la voie à de nouveaux traitements pour cette arythmie cardiaque qui touche des millions de personnes dans le monde.
- Les organoïdes cardiaques permettent d’étudier la fibrillation auriculaire, une arythmie fréquente, et d’évaluer le développement cardiaque, les maladies et les réponses aux médicaments.
- Environ 60 millions de personnes dans le monde souffrent d’arythmies cardiaques, et aucun nouveau médicament n’a été mis sur le marché depuis plus de 30 ans.
- L’équipe de la MSU est un leader mondial dans le domaine des technologies organoïdes cardiaques humaines.
Alors que près de 60 millions de personnes à travers le monde sont affectées par la fibrillation auriculaire, ou FA, un trouble du rythme cardiaque caractérisé par des battements irréguliers et souvent rapides, le développement de nouveaux traitements est resté stagnant depuis plus de trois décennies. Ce manque de progrès était dû, en grande partie, à l’absence de modèles cardiaques humains précis pour la recherche. Une avancée majeure réalisée par des scientifiques de l’Université d’État du Michigan pourrait bien changer la donne.
En 2020, Aitor Aguirre, chercheur à la MSU, et son équipe ont commencé à développer et à affiner ces modèles miniatures, appelés organoïdes cardiaques. Ces organoïdes peuvent désormais être manipulés pour simuler la fibrillation auriculaire. D’une taille comparable à celle d’une lentille, ces organoïdes tridimensionnels offrent une précision telle que les chercheurs peuvent étudier le développement cardiaque, les maladies et les réponses aux médicaments d’une manière jusqu’alors impossible. Le rythme cardiaque de ces organoïdes est suffisamment fort pour être observé à l’œil nu, sans l’aide d’un microscope.
Dirigé par Aitor Aguirre, professeur agrégé de génie biomédical et chef de la division de biologie du développement et des cellules souches à la MSU, au sein de l’Institut des sciences et de l’ingénierie quantitatives de la santé, l’équipe utilise des cellules souches humaines, essentielles à la croissance et à la réparation des tissus, pour créer ces organoïdes cardiaques. Ces derniers présentent des structures en forme de chambre et un réseau vasculaire complexe, comprenant des artères, des veines et des capillaires.
Une avancée cruciale a été réalisée par Colin O’Hern, étudiant en médecine ostéopathique à la MSU, qui a intégré des cellules immunitaires aux organoïdes. Lors du développement du cœur humain, ces cellules immunitaires, également appelées macrophages, jouent un rôle essentiel dans la croissance et la formation adéquates de l’organe.
Les chercheurs ont ainsi pu induire une inflammation dans les organoïdes, provoquant un rythme cardiaque irrégulier qui reproduit fidèlement la fibrillation auriculaire. Les résultats de cette étude ont été publiés dans la revue Cell Stem Cell.
« Notre nouveau modèle nous permet d’étudier directement des tissus cardiaques humains vivants, ce qui n’était pas possible auparavant. Lorsque nous avons ajouté des molécules inflammatoires, les cellules cardiaques ont commencé à battre de manière irrégulière. Ensuite, nous avons introduit un médicament anti-inflammatoire et le rythme s’est partiellement normalisé. C’était incroyable de voir cela se produire. »
Colin O’Hern, étudiant en médecine ostéopathique à la MSU
Aucun nouveau médicament pour traiter la FA n’a été développé depuis plus de 30 ans. Cette pathologie reste insuffisamment traitée, car les thérapies actuelles se concentrent principalement sur les symptômes plutôt que sur les mécanismes sous-jacents. Le développement de médicaments thérapeutiques pour la FA a été entravé par l’absence de modèles animaux fiables reproduisant la maladie.
« Ce nouveau modèle est susceptible de mettre fin à cette période de stagnation de 30 ans sans nouveaux médicaments ni thérapies », a déclaré Aguirre. « Il ouvrira la voie à de nombreuses avancées médicales, permettant aux patients de bénéficier de développements thérapeutiques accélérés, de davantage de médicaments disponibles, et de traitements plus sûrs et plus abordables, car les entreprises pourront développer davantage d’options. »
Comment ça marche
Dans le cadre de cette étude, O’Hern et ses collègues ont démontré que les cellules immunitaires innées à longue durée de vie, présentes dans des organes spécifiques, contribuent à guider le développement et le rythme cardiaque. Ces découvertes aident également les chercheurs à mieux comprendre les origines des cardiopathies congénitales, les malformations cardiaques congénitales les plus courantes chez l’homme.
L’équipe a ensuite affiné son approche en développant un système permettant de « vieillir » les organoïdes, afin qu’ils ressemblent à des cœurs adultes, en les exposant à un type d’inflammation conduisant à la fibrose.
Pour démontrer l’utilité de ce nouveau modèle dans le test de thérapies pour les maladies cardiaques causées par l’inflammation, l’équipe a introduit un médicament anti-inflammatoire qui, selon leurs découvertes, devrait traiter la fibrose. Cela a permis de rétablir un rythme cardiaque normal.
Aguirre a souligné que l’ajout de cellules immunitaires rend ces modèles plus précis que jamais sur le plan physiologique. « Nous pouvons désormais observer comment le système immunitaire du cœur contribue à la fois à la santé et à la maladie », a-t-il déclaré. « Cela nous offre une perspective sans précédent sur la manière dont l’inflammation peut provoquer des arythmies et sur la façon dont les médicaments pourraient arrêter ce processus. »
Le manque de modèles humains physiologiquement précis et l’impossibilité de réaliser des tests directement sur le cœur humain ont limité la découverte de nouveaux traitements et médicaments pour les arythmies telles que la FA. Les technologies organoïdes humaines développées par Aguirre soutiennent directement la mission des National Institutes of Health visant à moderniser la recherche translationnelle et à améliorer la prédictivité des tests précliniques aux États-Unis.
Les chercheurs de la MSU collaborent désormais avec des partenaires pharmaceutiques et biotechnologiques pour identifier des composés susceptibles de prévenir les lésions cardiaques tout en traitant l’arythmie. L’équipe d’Aguirre a publié plusieurs études, faisant de l’Université d’État du Michigan un leader mondial dans la recherche sur les organoïdes cardiaques humains, et Aguirre prévoit d’autres avancées dans un avenir proche.
« Notre vision à long terme est de développer des modèles cardiaques personnalisés dérivés des cellules des patients, dans le cadre d’une médecine de précision, et de générer un jour des tissus cardiaques prêts à être transplantés », a déclaré Aguirre.
Parmi les autres contributeurs importants à cette recherche figurent Christopher Contag, Nureddin Ashammakhi et Sangbum Park de l’Institut MSU pour les sciences et l’ingénierie quantitatives de la santé ; Nagib Chalfoun de Corewell Health ; et Chao Zhou de l’Université de Washington.
La recherche menée au sein du Laboratoire Aguirre est soutenue par la MSU, les National Institutes of Health, la National Science Foundation, la Corewell Heath-MSU Alliance Foundation, Corewell Health, Alternatives Research and Development Foundation, la Saving tiny Hearts Society et l’American Heart Association.