Organ-on-Chip pour le développement de médicaments contre le diabète

Vous utilisez des cellules humaines sur votre puce ?

Patrick : C'est ainsi. Nous développons des plateformes pour l'étude de substances médicales actives en dehors du corps, dans des conditions aussi proches que possible de celles d'un organe vivant. Notre objectif est d'obtenir des données physiologiquement pertinentes et reproductibles. Dans le cas présent, nous avons étudié la sécrétion d'insuline en fonction du temps par des cellules du pancréas.

Votre puce a un design inhabituel. Elle est ouverte d'en bas. Des gouttes y pendent. Pourquoi les chercheurs devraient-ils effectuer des études de sécrétion dans des gouttes suspendues plut?t que dans des chambres bien fermées ? La structure semble un peu bancale ....

Patrick : Les gouttes suspendues se sont révélées être un milieu absolument fiable et reproductible pour étudier les substances actives sur les microtissus. Nous insérons dans chaque goutte un microtissu qui s'installe à la surface eau-air tout en bas de la goutte (voir Fig. 2). Nous faisons passer de minuscules volumes de liquide à travers la goutte pour alimenter le tissu en nutriments, mais aussi pour y introduire des substances actives. Le modèle d'écoulement dans la goutte suspendue est unique et présente des avantages par rapport aux systèmes fermés. Nous en profitons pour analyser les sécrétions des tissus avec une résolution temporelle élevée.

Où prenez-vous vos échantillons de tissus ?

Patrick : C'est une question pour ma collègue Burcak d'InSpero. Nous avons une excellente collaboration, dans le cadre de laquelle l'ETH Zurich se charge du développement technique de la plate-forme Organ-on-Chip et InSphero fournit le microtissu.

Burcak : En effet, nos compétences se complètent très bien. Nous produisons le microtissu pancréatique à partir de dons d'organes humains. Nous obtenons des ?lots de Langerhans isolés. Ce sont les micro-organes du pancréas qui sécrètent des hormones comme l'insuline, qui contr?le notre taux de glycémie. Nous décomposons ces cellules d'?lots, qui sont de tailles et de compositions différentes, et les réassemblons en microtissus tridimensionnels standardisés. Il se trouve en effet que des prélèvements réguliers de tissus permettent d'obtenir des résultats d'analyse plus reproductibles sur ces échantillons.

Les microtissus fabriqués sont-ils encore naturels ?

Burcak : La structure de notre microtissu est très proche de celle des cellules des ?lots de Langerhans dans le pancréas humain et conserve donc sa réaction naturelle à différents stimuli. Lorsque nous exposons le microtissu à une concentration élevée de glucose, les cellules réagissent par une décharge rapide d'insuline. Quelques minutes plus tard, une sécrétion moins intense et oscillante suit (voir figure 3). En cas de diabète, cette réaction est altérée. Il existe différentes approches pour rétablir une sécrétion d'insuline saine. Les chercheurs examinent en détail le déroulement temporel de la sécrétion d'insuline afin de mieux comprendre les mécanismes sous-jacents du diabète et de développer des substances actives pour le traitement. La combinaison de notre microtissu robuste et de la plateforme de test de Patrick offre une résolution temporelle sans précédent à notre connaissance.

Dernière question : quand la plate-forme "organes sur puce" sera-t-elle disponible dans le commerce ?

Burcak : Le microtissu est disponible immédiatement dans le cadre de projets de collaboration avec InSphero.

Patrick : Actuellement, nous avons des prototypes fonctionnels que nous aimerions optimiser en collaboration avec des partenaires académiques et industriels. Nos prototypes permettent d'effectuer des mesures très sensibles sur des cellules d'?lots individuelles, ce qui, nous l'espérons, sera très utile pour la recherche sur le diabète. Dans la prochaine étape, nous souhaitons augmenter le débit expérimental, car il s'agit d'un critère clé pour le test des substances actives. En outre, nous voulons réduire la complexité opérationnelle afin que le système puisse être utilisé dans les laboratoires les plus divers.