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Au cœur du foie

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Lobule hépathique du foie (© Inria/Bang)
Cette image est une représentation en trois dimensions et en coupe d’une structure du foie : un lobule hépatique. Les différents éléments représentés sont : les vaisseaux sanguins (en rouge), les cellules hépatiques ou hépatocytes (les sphères) et les noyaux cellulaires (en marron).

Au cœur du foie

Cette image représente l’unité structurale et fonctionnelle du foie : le lobule hépatique. L’obtention de cette vue en trois dimensions et en coupe a nécessité la mise en œuvre d’outils informatiques. Chez l’espèce humaine, le foie est la plus grosse glande de l’organisme. Son rôle est de produire la bile, qui a une action dans la digestion, mais aussi de filtrer et de traiter le sang. Cet organe possède un million de lobules hépatiques. Leur taille ne dépasse pas celle d’un grain de sésame.

Certains éléments du lobule sont bien visibles : les vaisseaux sanguins (en rouge) et les cellules hépatiques ou hépatocytes (les sphères). Chaque hépatocyte est délimité par une membrane et contient un noyau (en marron). Statistiquement, les lobules hépatiques ont une forme qui se rapproche d’un hexagone et sont constitués de travées de cellules qui rayonnent à partir du centre du lobule, où se trouve un important vaisseau sanguin, la veine centrale.

À la périphérie du lobule, à chacun des coins, d’autres vaisseaux sanguins alimentent en sang le lobule. Ce sang passe ensuite dans des vaisseaux de plus petit diamètre, qui se trouvent entre les hépatocytes, et quitte le lobule par la veine centrale. Grâce aux diverses actions des hépatocytes, le sang contient moins de produits toxiques quand il sort du foie que quand il y entre. Pour faciliter les échanges, les vaisseaux sanguins se trouvant entre les travées de cellules sont dilatés et peu étanches.

un foie à la coupe

Cette image est une représentation d’un foie, quelques heures après une intoxication au tétrachlorure de carbone. Un nombre de plus en plus important de cellules au centre du lobule (plus clair) se nécrosent à cause de l’intoxication. La couleur rouge montre les vaisseaux sanguins et la couleur bleue, la position des triades portales. Le foie est un organe très spécifique, car même si plus de 60 % de sa masse totale est abîmée (voire jusqu’à 90 % pour les rats), il peut se régénérer complètement. Cette capacité extraordinaire est essentielle. Le foie est un des organes métaboliques les plus importants et en particulier il permet de détoxifier le sang.

Pour réaliser ces tâches, le foie a une anatomie très complexe, qu’on étudie à trois échelles différentes. Le foie humain comprend deux lobes principaux. Il est composé d’environ un million de petits lobules (contre un millier chez la souris), mesurant au maximum un à deux millimètres. Le sang entre dans le lobule par ce qu’on appelle les voies portales, qui séparent les lobules voisins les uns des autres. De là, il passe par des micros‑vaisseaux entourés d’hépatocytes, la cellule la plus commune dans le foie, et s’écoule dans la veine centrale. Cette architecture permet au sang d’avoir un contact optimal avec les hépatocytes quand il traverse l’organe. Quand un foie s’est remis de dommages causés par les drogues, l’alcool, ou une infection virale, cette architecture doit être restaurée.

Les mécanismes à l’œuvre sont encore peu compris. Des chercheurs, menés par Dirk Drasdo à l’Inria près de Paris et au Centre de bio‑informatique de Leipzig, ont commencé à étudier la régénération du foie en utilisant des modèles virtuels, notamment sur des souris. Ils ont simulé sur ordinateur un scénario d’intoxication de souris au tétrachlorure de carbone, équivalent à une surdose de paracétamol chez l’homme. La première des trois étapes consistait à obtenir une représentation informatique d’un lobule moyen du foie. La seconde a enregistré le processus de régénération dans le foie des souris et y a introduit des paramètres. Enfin, en se basant sur ces paramètres, un modèle mathématique a été développé avec lequel la dynamique spatiotemporelle de chaque hépatocyte et vaisseau sanguin pouvait être simulée sur ordinateur. Avec leur modèle informatique, les scientifiques ont pu identifier des mécanismes de la régénération du foie autrefois inconnus.

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