La rétine est un tissu sensible à la lumière présent à l’arrière de l’œil des vertébrés qui convertit les signaux lumineux en impulsions nerveuses par un phénomène biochimique connu sous le nom de voie de photo-transduction. Les impulsions nerveuses initiales générées dans les cellules photoréceptrices de la rétine sont transduites à d’autres interneurones rétiniens et cellules ganglionnaires de la rétine (RGC) et atteignent le cortex visuel du cerveau, ce qui aide à la perception de l’image et à la réponse visuelle.

Selon l’Organisation mondiale de la santé (OMS), environ 1,5 million d’enfants sont aveugles, dont 1 million en Asie. La dystrophie rétinienne héréditaire (IRD) est une maladie cécitante majeure qui touche 1 personne sur 4 000 dans le monde ^1,2,3, tandis que la prévalence de la cécité associée à la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA) varie de 0,6 % à ^1,1 % dans les pays en développement ⁴. Les IRD sont causés par des défauts génétiques héréditaires dans plus de 300 gènes différents impliqués dans le développement et la fonction rétinienne⁵. De tels changements génétiques entraînent la perturbation des fonctions rétiniennes normales et la dégénérescence progressive des cellules rétiniennes, à savoir les cellules photoréceptrices et l’épithélium pigmenté rétinien (EPR), entraînant ainsi une perte de vision sévère et la cécité. D’énormes progrès ont été réalisés dans d’autres conditions de mise en aveugle impliquant la cornée, le cristallin, etc. Cependant, les dystrophies rétiniennes et les atrophies du nerf optique n’ont pas de traitement éprouvé à ce jour. Étant donné qu’une rétine humaine adulte n’a pas de cellules souches⁶, d’autres sources telles que les cellules souches embryonnaires (CSE) et les cellules souches pluripotentes induites (CSPi) dérivées de patients peuvent fournir un approvisionnement illimité de types cellulaires souhaités et sont très prometteuses pour le développement d’organoïdes tissulaires complexes nécessaires aux études de modélisation in vitro des maladies et au développement de thérapies régénératives^{7, 8,9,10}.

Plusieurs années de recherche rétinienne ont permis de mieux comprendre les événements moléculaires qui orchestrent le développement rétinien précoce. La plupart des protocoles de génération de cellules rétiniennes et d’organoïdes 3D à partir de CSP visent à récapituler ces événements de développement in vitro, en cultivant les cellules dans un cocktail complexe de facteurs de croissance et de petites molécules pour moduler les processus biologiques connus de manière progressive. Les organoïdes rétiniens ainsi générés sont composés de cellules rétiniennes majeures : cellules ganglionnaires de la rétine (CGR), interneurones, photorécepteurs et épithélium pigmenté rétinien (EPR)11,12,13,14,15,16,17,18,19 . Malgré des tentatives réussies de modélisation des IRD à l’aide d’organoïdes rétiniens, l’exigence du cocktail complexe de facteurs de croissance et de petites molécules lors de la différenciation et l’efficacité relativement faible de la génération d’organoïdes rétiniens posent un défi majeur avec la plupart des protocoles. Ils comprennent principalement la formation de corps embryoïdes, suivie de leur différenciation progressive en lignées rétiniennes en utilisant des conditions de culture complexes à différents stades de développement in vitro ^20,21,22.

Ici, une méthode simplifiée et robuste de développement d’organoïdes neuro-rétiniens 3D complexes à partir d’un contrôle sain et de CSPh spécifiques à une maladie rétinienne est rapportée. Le protocole décrit ici utilise la différenciation directe des cultures de CSPhi quasi confluentes sans avoir besoin de formation de corps embryoïdes. En outre, la complexité du milieu de culture est simplifiée, ce qui en fait une technique rentable et reproductible qui peut être facilement adoptée par les nouveaux chercheurs. Il s’agit d’un système de culture hybride constitué de cultures monocouches adhérentes pendant les 4 premières semaines de différenciation rétinienne jusqu’à l’émergence d’amas primordiaux (EFP) distincts et auto-organisés. De plus, les îlots neuro-rétiniens circulaires de chaque EFP sont cueillis manuellement et cultivés dans des cultures en suspension pendant 1 à 2 semaines pour préparer des coupes rétiniennes 3D multicouches ou des organoïdes constitués de précurseurs neuro-rétiniens proliférants PAX6+ et CHX10⁺. Une culture prolongée d’organoïdes rétiniens dans un milieu contenant de la taurine de 100 μM pendant 4 semaines supplémentaires a entraîné l’émergence de précurseurs de photorécepteurs ^RCVRN+ et CRX⁺ et de cellules matures avec des extensions rudimentaires en forme de segment interne.