L’innovation en matière d’organes sur puce stimule la recherche biomédicale
La technologie des organoïdes implique la création de mini-organes ou de structures tissulaires en 3D en laboratoire à l’aide de cellules souches. Cette technologie de pointe permet aux chercheurs d’étudier les processus biologiques, de modéliser les maladies, de découvrir de nouveaux médicaments et de faire progresser la médecine personnalisée et les thérapies régénératives. «Au cours de la dernière décennie, plusieurs technologies complexes d’organes sur puce (OSP) ont été mises au point, telles que le poumon sur puce, la barrière hémato-encéphalique (BHE) sur puce et la peau sur puce», note Katja Wolthers, coordinatrice du projet GUTVIBRATIONS(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), du Centre médical universitaire d’Amsterdam(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), aux Pays-Bas. «Cependant, les OSP actuellement disponibles ne sont pas toujours faciles à utiliser et peuvent ne pas correspondre aux applications pratiques.»
Un organe sur puce pour l’axe intestin-cerveau
Le projet GUTVIBRATIONS visait à faire passer les OSP à la vitesse supérieure en combinant la technologie STACKS (une plateforme imprimée en 3D), des modèles d’organoïdes et de la soie biologique (un biomatériau fabriqué à partir de la protéine de la soie d’araignée). L’objectif était de concevoir un OSP pour l’axe intestin-cerveau qui simule l’une des voies qui relie l’interaction entre l’intestin et le cerveau. «Cette interaction est de plus en plus importante pour la santé et les maladies humaines», explique Katja Wolthers. «Notre objectif était de fournir une solution innovante pour la modélisation des maladies humaines et le développement préclinique de médicaments.»
Nanomembranes de soie et cellules épithéliales intestinales
Dans le cadre de ce projet, un certain nombre de nouvelles techniques ont été mises au point. Il s’agit notamment de la production de nanomembranes de soie et de la coculture de cellules épithéliales intestinales (cellules qui tapissent l’intestin) et de fibroblastes (cellules du tissu conjonctif). Les conditions nécessaires à la coculture des cellules épithéliales intestinales et des cellules immunitaires ont aussi été établies. Les cellules souches pluripotentes induites (CSPi) nécessaires à l’assemblage de la BHE (telles que les astrocytes, les péricytes et la microglie) ont été identifiées et testées. Les CSPi sont un type de cellules souches qui peuvent être reprogrammées, afin de pouvoir se différencier en n’importe quel type de cellule dans le corps. Elles sont donc précieuses pour la modélisation des maladies, la découverte de médicaments et la médecine régénérative. L’équipe du projet, qui comprenait des partenaires industriels et des universitaires, a également conçu et optimisé des échafaudages STACKS à 96 puits dans lesquels les cultures cellulaires pouvaient être contenues.
Combinaison de modèles de muqueuse intestinale et de modèles BHE-cerveau
L’équipe du projet a réussi à construire un certain nombre de nouveaux modèles OSP. Il s’agit notamment d’un modèle de muqueuse intestinale (qui reproduit la structure et la fonction de la paroi de l’intestin) et d’un modèle de BHE. Un OSP pour l’axe intestin-cerveau a ensuite été construit en combinant le modèle de la muqueuse intestinale et le modèle BHE-cerveau. «Nous collaborons actuellement avec d’autres chercheurs européens afin d’appliquer notre modèle pour comprendre la relation entre les infections virales et les maladies neurodégénératives telles que la maladie d’Alzheimer et la maladie de Parkinson», déclare Katja Wolthers. «En outre, notre modèle peut être appliqué à l’étude de pathologies intestinales et cérébrales non virales, telles que les effets des maladies inflammatoires de l’intestin (MII) sur le cerveau, et aider à trouver des médicaments pour contrer ces effets.» Les innovations mises au point dans le cadre du projet GUTVIBRATIONS devraient permettre d’accélérer le développement de médicaments qui réduiront au minimum l’utilisation d’animaux, diminueront la charge de morbidité et, en fin de compte, sauveront des vies. De plus, des projets tels que celui-ci sont essentiels pour maintenir la position de l’Europe à la pointe de la recherche biomédicale. «Nous espérons également que les politiques et les exigences en matière de réglementation médicale feront l’objet d’une plus grande sensibilisation et d’une meilleure connaissance, en particulier parmi les universitaires et les PME», ajoute Katja Wolthers.
