Lorsque nous mangeons, des milliards de cellules travaillent en silence pour faire progresser les aliments tout au long de notre tube digestif. Derrière ce mécanisme apparemment simple se cache un véritable chef d’orchestre : le système nerveux entérique, parfois surnommé notre « deuxième cerveau ». Ce réseau de plusieurs centaines de millions de neurones est présent dans la paroi de l’intestin. Il contrôle de nombreuses fonctions essentielles comme les contractions intestinales, la digestion ou encore les échanges avec notre microbiote. Mais des chercheurs nantais commencent aujourd’hui à découvrir que son rôle pourrait être encore plus important. 

Des neurones qui construisent l’intestin

Pendant longtemps, les scientifiques ont considéré que les neurones du sytème nerveux entérique intervenaient essentiellement après la formation du tube digestif, pour en assurer le fonctionnement. Les travaux de recherche du groupe de Maxime Mahé à l'INSERM TENS suggèrent une autre histoire. Dès les premières semaines du développement embryonnaire, des cellules précurseurs du système nerveux migrent le long du futur tube digestif. Ces cellules ne se contentent pas d’apporter les futurs neurones : elles participent également à l’organisation des tissus qui formeront la paroi intestinale. En particulier, elles pourraient guider la différenciation du muscle lisse intestinal, indispensable à la réalisation des mouvements propulsant les aliments tout au long de la vie.

Des avatars d'intestins créés en laboratoire

Pour étudier ces phénomènes, les chercheurs développent des modèles innovants appelés « organoïdes ». À partir de cellules souches pluripotentes humaines, il est aujourd’hui possible de produire en laboratoire des avatars d’organes tridimensionnels reproduisant certaines caractéristiques des tissus humains. Ces modèles permettent d’observer le développement de l’intestin et de ses neurones dans des conditions impossibles à étudier directement chez l’être humain. En combinant ces organoïdes avec des technologies de séquençage à haut débit et des outils de bioinformatique, les scientifiques peuvent désormais suivre le devenir de milliers de cellules individuellement et comprendre comment elles communiquent entre elles pour construire un organe fonctionnel. Le visuel ci-dessus est une image d'une coupe histologique d'un organoïde intestinal humain dérivé à partir de cellules souches pluripotentes induites humaines. La barrière épithéliale en rouge délimite une lumière digestive. Les neurones du système nerveux entérique sont en vert et entourent le tube (Crédit: Lisa Brossard, INSERM TENS).

Quand biologie et informatique travaillent ensemble

L’une des avancées majeures de ces dernières années réside dans l’analyse de données à cellule unique. Ces technologies permettent de dresser une véritable carte d’identité des cellules présentes dans un tissu en développement. Pour exploiter ces données extrêmement complexes, les biologistes travaillent désormais en étroite collaboration avec des bioinformaticiens, capables de développer les outils nécessaires à leur analyse. Cette alliance entre biologie et sciences des données ouvre de nouvelles perspectives pour comprendre le développement humain et les maladies rares.

Les recherches menées à Nantes, en collaboration avec plusieurs équipes françaises, notamment l'équipe de Sandrine Faure à Montpellier, visent à mieux comprendre comment les neurones participent à la construction de l’intestin. Au-delà des connaissances fondamentales, ces travaux pourraient contribuer au développement futur de nouvelles approches en médecine régénérative et à une meilleure prise en charge des maladies digestives congénitales. Car comprendre comment un organe se construit est souvent la première étape pour apprendre à le réparer.

Article rédigé par Maxime Mahe, Chargé de Recherche au laboratoire TENS (The Enteric Nervous System). Le projet scientifique a été cofinancé par le dispositif Trajectoire Nationale de la Région Pays de la Loire et l’Agence Nationale de la Recherche (projet NeuroPIMM, ANR-21-CE14-0017).