31 janvier 2025
Bulletin interne de l'Institut Pasteur
Projet Human Cell Atlas : des avancées spectaculaires pour accélérer la recherche médicale et la compréhension du corps humain
La caractérisation approfondie des cellules humaines dans tous leurs états - saines, pathologiques, en développement ou à l'âge adulte - représente un défi majeur pour la biologie. Lancé en 2016, le Human Cell Atlas (HCA) consortium (Rood et al., 2024) marque une avancée remarquable dans ce domaine. Ce projet scientifique international, visant à établir une cartographie exhaustive des cellules du corps humain, a récemment franchi une étape décisive avec la publication d'une collection de plus de 40 articles dans Nature et d'autres journaux du Nature Portfolio, mettant en lumière la cartographie génétique de tissus ou organes en développement, chez l’adulte, et la mise au point de nouvelles méthodes analytiques révolutionnaires incluant l’intelligence artificielle et le ‘machine learning’- comme SCimilarity, qui révolutionne l’analyse des technologies ‘single cells’ et accélère la classification et l’annotation cellulaire à grande échelle.
Ces travaux démontrent la puissance des approches expérimentales et computationnelles en génomique unicellulaire et spatiale pour révéler les mécanismes fondamentaux de la santé et des maladies humaines. Parmi les découvertes marquantes figurent la formation du placenta, le développement du squelette et de la peau, les réponses pulmonaires à la Covid-19, de nouveaux états cellulaires de l’intestin et du système vasculaire, et l'impact des variations génétiques sur les maladies. En cartographiant plus de 100 millions de cellules humaines issues de 10 000 donneurs, ces études illustrent l’ambition du HCA de capturer toute la diversité humaine - ethnique, génétique, géographique, liée à l’âge ou au sexe.
Une chercheuse de l’Institut Pasteur, Dr. Clarisse Ganier, joue un rôle actif au sein du Human Cell Atlas depuis 2019. Elle a contribué à cet effort collectif par la publication de plusieurs articles en collaboration avec le consortium, apportant des avancées majeures dans la compréhension des cellules de la peau en développement (Gopee et al., 2024) (Morioka et al., in press), des différences anatomiques de la peau à l’âge adulte et dans le contexte du cancer de la peau (Ganier et al., 2024), ainsi que dans l’analyse de données permettant de prédire la localisation cellulaire dans une coupe de tissus (Ganier, 2024). Elle souhaite vivement continuer à participer à ce projet colossal en travaillant dans le laboratoire du Pr. Yasmine Belkaid, où elle envisage de créer un atlas des cellules cutanées durant la grossesse. Elle s’intéressera tout particulièrement aux cellules immunitaires dans le contexte de ces bouleversements hormonaux mais physiologique qu’est la grossesse. Pour ce faire, une collaboration étroite se dessine étroitement avec différentes plateformes de l’Institut Pasteur comme par exemple la plateforme UTechS single cell biomarkers dirigé par Milena Hassan, la plateforme Biomics dirigé par Marc Monot ou encore la plateforme d’histologie dirigé par David Hardy.
Légende : Séquençage in situ (pre-Xenium, 10X genomics) d’environ 200 gènes d’intérêt sur une coupe de peau, révélant les différentes structures de la peau humaine au niveau du visage avec notamment ses follicules pileux et glandes sébacées.
Clarisse Ganier souligne « l’impact transformateur de ce projet sur notre compréhension du corps humain ». L'initiative, décrite comme un véritable "Google Maps" pour la biologie cellulaire, établit une référence essentielle pour détecter et analyser les changements sous-jacents à la santé et aux pathologies. Ces efforts collectifs favorisent également l’élaboration de diagnostics plus précis, la découverte de nouveaux médicaments et des avancées en médecine régénérative.
Le HCA incarne également une vision d’une science plus équitable, en favorisant le partage ouvert des données entre les chercheurs du monde entier. En rendant ces précieuses ressources accessibles à tous, le HCA participe à réduire les disparités en recherche et à renforcer la collaboration globale. Ce consortium est indépendant et dirigé par des scientifiques, avec un comité de gestion composé de 35 membres issus de 14 pays, co-présidé par Sarah Teichmann (UK) et Aviv Regev (USA). Le projet est soutenu par des financements variés, notamment de l’Inserm, du CIFAR, de la Chan Zuckerberg Initiative, du Wellcome Trust et bien d’autres.
Le Human Cell Atlas représente une vision audacieuse et collaborative de la science contemporaine, ancrée dans l’intérêt collectif et ouvrant des perspectives prometteuses pour transformer la recherche biomédicale et améliorer la vie de millions de personnes à travers le monde.
Liens de partage de données des publications mentionnées
https://spatial-skin-atlas.cellgeni.sanger.ac.uk/
https://developmental.cellatlas.io/fetal-immune
Références
• Ganier, C. (2024). Unlocking skin’s symphony: Single-cell and spatial transcriptomics reveal the harmonious interplay among diverse cell populations. The Journal of Investigative Dermatology, 144(9), 1917–1920.
• Ganier, C., Mazin, P., Herrera-Oropeza, G., Du-Harpur, X., Blakeley, M., Gabriel, J., Predeus, A. V., Cakir, B., Prete, M., Harun, N., Darrigrand, J.-F., Haiser, A., Wyles, S., Shaw, T., Teichmann, S. A., Haniffa, M., Watt, F. M., & Lynch, M. D. (2024). Multiscale spatial mapping of cell populations across anatomical sites in healthy human skin and basal cell carcinoma. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 121(2), e2313326120.
• Gopee, N. H., Winheim, E., Olabi, B., Admane, C., Foster, A. R., Huang, N., Botting, R. A., Torabi, F., Sumanaweera, D., Le, A. P., Kim, J., Verger, L., Stephenson, E., Adão, D., Ganier, C., Gim, K. Y., Serdy, S. A., Deakin, C., Goh, I., … Haniffa, M. (2024). A prenatal skin atlas reveals immune regulation of human skin morphogenesis. Nature, 1–11.
• Rood, J. E., Wynne, S., Robson, L., Hupalowska, A., Randell, J., Teichmann, S. A., & Regev, A. (2024). The Human Cell Atlas from a cell census to a unified foundation model. Nature.
• Morioka N., Ganier C*., Watt M. F*. Fetal fibroblast heterogeneity defines dermal architecture during human embryonic skin development. J. Invest. Dermatol. In press.