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Organoïde-sur-puce

​​​​​​​​​​​​Dispositifs microfluidiques avec assemblages cellulaires pour modéliser la physiologie humaine, les pathologies et anticiper la médecine de précision



Publié le 11 septembre 2024





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Organoïde-sur-puce​​​​​​​

Dispositifs microfluidiques avec assemblages cellulaires pour modéliser la physiologie humaine, les ​pathologies et anticiper la médecine de précision​

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Les organoïdes sont des assemblages multicellulaires auto-organisés issus de la prolifération et de la différenciation principalement de cellules souches.​

Les puces microfluidiques créent un milieu propice à leur croissance et reproduisent les contraintes spatiales et biologiques auxquelles sont exposées les cellules dans les tissus d’origine. On peut leur adjoindre des capteurs. Leur convergence permet de cultiver un substitut de tissu, l’observer, et à terme communiquer en temps réel avec lui. C’est une révolution pour la recherche en biologie, la R&D biopharmaceutique et la médecine régénératrice.​

Le CEA-Leti développe des technologies permettant de guider l’auto-organisation des cellules et leur différenciation et maturation dans l’espace et dans le temps, puis de caractériser et mesurer des fonctions physiologiques d’un ou plusieurs organoïdes sur puce.​​

Nouveautés

Les organoïdes-sur-puces du CEA-Leti permettent un suivi précis en terme de :


  • vascularisation d'organoïdes (en collaboration avec le CEA-Irig) ;​​
  • capteurs embarqués pour suivre en temps réel les fonctions physiologiques des organoïdes ;
  • architectures microfluidiques innovantes pour intégration de protocoles biologiques complexes ;
  • intégration hétérogène thermoplastique/silicium ;
  • equipements pré-industriels, prototypage rapide et accompagnement à l’industrialisation.​



Prochaines étapes

Les équipes du CEA-Leti mettent à profit un environnement de travail unique pour répondre à différents objectifs :


  • ​association de la vascularisation et de l’immuno-compétence sur composants microfluidiques (en collaboration avec le CEA-IRIG) ;
  • fonctionnalité des organes sur puce par capteurs dédiés ;
  • suivi par imagerie holographique et algorithmes d’interprétation associés ;
  • développement de bancs microfluidiques complexes pour piloter et monitorer ces organes-sur-puce ;
  • fabrication de composants micro-fluidiques industrialisables et standardisés.​
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Publication

Microfluidic device integrating a network of hyper-elastic valves for automated glucose stimulation and insulin secretion collection from a single pancreatic islet, C. Quintard, E. Tubbs, J-L. Achard, F. Navarro, X. Gidrol, Y. Fouillet. Biosens Bioelectron (2022) doi: 10.1016/j.bios.2022.113967​


Faits et chiffres​

Première mondiale : en 2022, le CEA a maintenu en vie sur puce pendant un mois des îlots de Langerhans, qui contribuent au sein du pancréas à la régulation du taux de glucose dans le sang en libérant de l’insuline. De plus, la production individuelle d’insuline des îlots a été quantifiée pour déterminer les plus « performants ». Une première qui un jour, permettra peut-être d’améliorer l’efficacité des greffes d’îlots pratiquées sur certains patients diabétiques.​

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