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Les organoïdes et organes sur puces, accélérateurs du développement des médicaments

C’est une modeste plaque de plastique transparente. Mais à y regarder de plus près, on devine de minuscules canaux et des réservoirs gravés en son sein. Et si on la place sous l’œil d’un microscope, des amas cellulaires apparaissent. Le tout représente « le meilleur des deux mondes », assure Xavier Gidrol, directeur de recherche au Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), à Grenoble. Ces deux mondes-là – les organoïdes et les organes sur puces – n’ont rien à voir avec l’atome, mais avec l’ingénierie microfluidique, la microélectronique, la biologie, la médecine, des domaines auxquels le CEA consacre une part de ses efforts de recherche.

Cellules pancréatiques humaines assemblées sur une puce, au CEA Grenoble, selon une architecture qui rappelle celle du pancréas.

Ces organes et organoïdes sur puces sont en plein développement depuis une dizaine d’années. Ils ont commencé à révolutionner l’étude des maladies et la recherche de nouveaux médicaments, pour offrir une médecine toujours plus individualisée tout en épargnant la vie d’animaux de laboratoire. Rappelons que neuf médicaments sur dix qui ont passé l’étape des tests sur animaux sont éliminés lors des évaluations cliniques (sur les humains) pour des raisons de toxicité ou d’inefficacité − un taux d’échec effarant qui motive la recherche de modèles in vitro alternatifs.

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Ces organes et organoïdes sur puces vont faire l’objet d’un financement, récemment annoncé, de 48 millions d’euros sur six ans au titre des programmes et équipements prioritaires de recherche (PEPR) lancés par le gouvernement dans le cadre du plan France 2030. Xavier Gidrol copilote ce PEPR « exploratoire » avec des homologues du CNRS et de l’Inserm. « Exploratoire, cela signifie que cette thématique est encore fondamentale, en amont des applications, avec des risques de ne pas aboutir, explique le biologiste. Un des objectifs est de faire émerger une filière industrielle, une démarche importante en termes de souveraineté. »

« Une croissance limitée faute de vascularisation »

De quoi s’agit-il concrètement ? Les organoïdes sont des assemblées de cellules cultivées in vitro, issues de cellules souches, capables de se développer en divers tissus − nerveux, cardiaque, hépatique, rénal… On mise sur leur capacité d’auto-organisation et de différenciation en plusieurs types cellulaires pour mimer, en trois dimensions, le fonctionnement de différents organes.

Image en immunofluorescence d’une coupe d’un organoïde représentatif du cortex cérébral humain, âgé de 2 mois).

Les organes sur puces sont des dispositifs qui visent à reproduire des fonctions physiologiques en faisant pousser des cellules dans un environnement qui reproduit certaines des conditions physiques − flux, pression, mouvements − rencontrées dans les organes réels, afin de modéliser différents tissus. En les mettant en parallèle ou en série, on peut reconstituer in vitro les interactions entre différents organes pour se rapprocher de celles intervenant dans un individu, sain ou malade. En outre, ces puces microfluidiques peuvent accueillir une couche de silicium pour permettre d’effectuer diverses mesures physiques : « Sur cette fusion entre plastique et silicium, on est en avance. Des brevets ont été déposés, mais les résultats expérimentaux n’ont pas encore été publiés », indique Xavier Gidrol.

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