Principe \u00e9thique de l’Acad\u00e9mie de m\u00e9decine. Les<\/span> syst\u00e8mes d’IA g\u00e9n\u00e9rative dans le domaine de la sant\u00e9 : enjeux et perspectives<\/span><\/a>, 5 mars 2024.<\/span><\/p>\n Le th\u00e8me de ce mois-ci : Organes sur puce<\/b><\/p>\n Introduction<\/b><\/p>\n L’organe sur puce<\/span><\/a> (OOC) est une technologie qui implique la cr\u00e9ation de dispositifs de culture cellulaire microfluidiques qui simulent les activit\u00e9s, la m\u00e9canique et les r\u00e9ponses physiologiques d’organes ou de syst\u00e8mes d’organes entiers.<\/span><\/p>\n Ces puces contiennent g\u00e9n\u00e9ralement de petites chambres tapiss\u00e9es de cellules vivantes qui imitent la structure et la fonction d’organes sp\u00e9cifiques, tels que le c\u0153ur, le foie, les poumons ou les reins. L’objectif de la technologie des organes sur puce est de fournir un mod\u00e8le plus pr\u00e9cis de la physiologie humaine par rapport aux cultures cellulaires 2D traditionnelles ou aux tests sur les animaux.<\/span><\/p>\n En recr\u00e9ant le microenvironnement d’un organe, y compris des facteurs tels que la circulation des fluides, les forces m\u00e9caniques et les interactions cellule-cellule, les chercheurs peuvent \u00e9tudier les m\u00e9canismes des maladies, tester l’efficacit\u00e9 et la toxicit\u00e9 des m\u00e9dicaments et m\u00eame personnaliser la m\u00e9decine. Chaque puce peut reproduire certaines fonctions de l’organe correspondant, ce qui permet aux chercheurs d’\u00e9tudier les interactions entre les diff\u00e9rents organes et syst\u00e8mes du corps, ce que l’on appelle les syst\u00e8mes « corps sur puce ». Cette technologie pourrait acc\u00e9l\u00e9rer la d\u00e9couverte de m\u00e9dicaments, les tests toxicologiques et la m\u00e9decine personnalis\u00e9e en offrant des mod\u00e8les plus fiables et plus pertinents pour l’\u00e9tude de la biologie et des maladies humaines. Certains aspects li\u00e9s au vieillissement ont \u00e9t\u00e9 \u00e9tudi\u00e9s, mais il reste encore \u00e0 suivre les interactions entre les organes sur le long terme et les aspects li\u00e9s \u00e0 la s\u00e9nescence.<\/span><\/p>\n La diff\u00e9rence entre un organe sur puce et un organo\u00efde r\u00e9side dans le fait que les organes sur puce sont des dispositifs microfluidiques imitant les r\u00e9ponses physiologiques d’organes entiers, offrant un contr\u00f4le pr\u00e9cis des micro environnements pour les tests de m\u00e9dicaments et la mod\u00e9lisation des maladies, tandis que les organo\u00efdes sont des amas cellulaires en 3D d\u00e9riv\u00e9s de cellules souches, reproduisant les structures et les fonctions d’organes sp\u00e9cifiques, servant d’outils pr\u00e9cieux pour l’\u00e9tude du d\u00e9veloppement, des maladies et de la m\u00e9decine personnalis\u00e9e, bien qu’avec un contr\u00f4le moindre des micro environnements.<\/span><\/p>\n Comparaison des caract\u00e9ristiques des cultures cellulaires 2D et 3D<\/b><\/p>\n Types d’organes sur puce<\/b><\/p>\n Poumon<\/b><\/p>\n Une \u00e9tude r\u00e9alis\u00e9e en 2021<\/span><\/a> montre que la technologie du poumon sur puce utilise une membrane biologique, extensible et biod\u00e9gradable compos\u00e9e de collag\u00e8ne et d’\u00e9lastine, qui simule un r\u00e9seau d’alv\u00e9oles miniatures dont les dimensions sont proches de celles que l’on trouve in vivo. Cette membrane se biod\u00e9grade et peut \u00eatre facilement personnalis\u00e9e en termes d’\u00e9paisseur, de composition et de rigidit\u00e9 gr\u00e2ce \u00e0 un processus de fabrication simple. La barri\u00e8re air-sang est reconstruite \u00e0 l’aide de cellules \u00e9pith\u00e9liales alv\u00e9olaires pulmonaires primaires provenant de patients et de cellules endoth\u00e9liales pulmonaires primaires. La membrane conserve notamment les marqueurs typiques des cellules \u00e9pith\u00e9liales alv\u00e9olaires et pr\u00e9serve les propri\u00e9t\u00e9s de la barri\u00e8re jusqu’\u00e0 trois semaines.<\/span><\/p>\n Rein<\/b><\/p>\n En utilisant la technologie du rein sur puce, les<\/span> chercheurs peuvent reproduire les conditions physiologiques que l’on trouve dans les organes humains<\/span><\/a>. Divers mod\u00e8les de rein sur puce ont \u00e9t\u00e9 cr\u00e9\u00e9s pour imiter le microenvironnement du tubule r\u00e9nal, d\u00e9montrant une plus grande pr\u00e9cision dans la pr\u00e9diction de la n\u00e9phrotoxicit\u00e9 des m\u00e9dicaments par rapport aux m\u00e9thodes traditionnelles. En utilisant des plateformes de rein sur puce, les chercheurs peuvent \u00e9valuer diverses r\u00e9ponses biologiques induites par les m\u00e9dicaments. \u00c0 l’avenir, l’int\u00e9gration des reins sur puce dans des syst\u00e8mes multi-organes est pr\u00e9vue. En outre, le<\/span> rein sur puce est prometteur pour la mod\u00e9lisation de la maladie et le d\u00e9veloppement de nouvelles th\u00e9rapies de remplacement r\u00e9nal<\/span><\/a>.<\/span><\/p>\n Pancr\u00e9as<\/b><\/p>\n La plateforme<\/span> Pancr\u00e9as-sur-puce<\/span><\/a> \u00e9mule la fonctionnalit\u00e9 native et les interactions cellulaires des cellules pancr\u00e9atiques avec plus de pr\u00e9cision que les mod\u00e8les conventionnels de culture de cellules humaines. Cette puce facilite la reproduction de la dynamique de l’\u00e9coulement des fluides observ\u00e9e in vivo. L’<\/span>utilisation du pancr\u00e9as sur puce a permis de r\u00e9pondre \u00e0 une question fondamentale concernant le diab\u00e8te li\u00e9 \u00e0 la mucoviscidose (<\/span><\/a>DFM) <\/b>: la perte de la fonction CFTR dans les cellules \u00e9pith\u00e9liales du canal pancr\u00e9atique (PDEC) est-elle un facteur primordial dans le d\u00e9veloppement du DFM ?<\/span> Une \u00e9tude sugg\u00e8re qu’en effet, le dysfonctionnement de la CFTR dans les cellules \u00e9pith\u00e9liales du canal pancr\u00e9atique contribue de mani\u00e8re significative \u00e0 l’apparition de la fibrose kystique.<\/span><\/a>\u00a0<\/b><\/p>\n C\u0153ur<\/b><\/p>\n Les maladies cardiovasculaires (MCV) constituent la premi\u00e8re cause de mortalit\u00e9 dans de nombreux pays. Cependant, le d\u00e9veloppement de m\u00e9dicaments cardiovasculaires se heurte \u00e0 des obstacles importants : (a) les mod\u00e8les animaux pour les MCV ne permettent souvent pas de pr\u00e9dire les r\u00e9actions humaines ; (b) les effets ind\u00e9sirables varient d’un organisme \u00e0 l’autre ; et (c) le processus est long et co\u00fbteux.<\/span> Des technologies d’organes sur puce ont \u00e9t\u00e9 propos\u00e9es pour reproduire les conditions dynamiques du syst\u00e8me cardiovasculaire, en particulier le c\u0153ur et le syst\u00e8me vasculaire g\u00e9n\u00e9ral<\/span><\/a>. Ces syst\u00e8mes s’attachent particuli\u00e8rement \u00e0 reproduire l’organisation structurelle, la contrainte de cisaillement, la pression transmurale, l’\u00e9tirement m\u00e9canique et la stimulation \u00e9lectrique.<\/span><\/p>\n Un c\u0153ur battant sur puce<\/span><\/a> a \u00e9t\u00e9 con\u00e7u avec des tissus cardiaques de micro-ing\u00e9nierie hautement fonctionnels, permettant de pr\u00e9dire les changements hypertrophiques dans les cellules cardiaques. Ce dispositif innovant d\u00e9montre la capacit\u00e9 de produire des microtissus cardiaques avec un couplage m\u00e9canique et \u00e9lectrique am\u00e9lior\u00e9 entre les cellules voisines. En outre, le mod\u00e8le pr\u00e9sente un<\/span> effet chronotrope<\/span><\/a> positif lorsqu’il est expos\u00e9 \u00e0 l’isopr\u00e9naline, ce qui sugg\u00e8re son utilit\u00e9 potentielle pour la d\u00e9couverte de m\u00e9dicaments et les \u00e9tudes de toxicit\u00e9.<\/span><\/p>\n Entreprises impliqu\u00e9es dans le d\u00e9veloppement de la technologie<\/b><\/p>\n Plusieurs grandes entreprises sont \u00e0 la t\u00eate du d\u00e9veloppement de mod\u00e8les d’organes sur puce dans le monde entier. En Europe, nous avons<\/span> Mimetas<\/span><\/a>, dont le si\u00e8ge est aux Pays-Bas, qui offre une large gamme de mod\u00e8les d’organes sur puce, y compris les reins, les intestins, les tumeurs et autres.<\/span> Elvesys<\/span><\/a>, bas\u00e9e en France, se concentre sur le d\u00e9veloppement de syst\u00e8mes microfluidiques.<\/span> AlveoliX<\/span><\/a>, situ\u00e9e en Suisse, est sp\u00e9cialis\u00e9e dans les mod\u00e8les de poumons humains sur puce.<\/span> TissUse,<\/span><\/a> bas\u00e9e en Allemagne, propose des solutions multi-organes sur puce. Enfin,<\/span> BiomimX<\/span><\/a>, bas\u00e9e en Italie, est reconnue pour son expertise dans la g\u00e9n\u00e9ration de mod\u00e8les pr\u00e9dictifs d’organes et de pathologies humaines pour les tests de m\u00e9dicaments.<\/span><\/p>\n Emulate<\/span><\/a>, l’une des principales entreprises dans ce domaine, est bas\u00e9e aux \u00c9tats-Unis et se sp\u00e9cialise dans la cr\u00e9ation de mod\u00e8les avanc\u00e9s tels que les poumons sur puce, les intestins sur puce et les syst\u00e8mes de barri\u00e8re h\u00e9mato-enc\u00e9phalique sur puce.<\/span> AxoSim<\/span><\/a>, bas\u00e9e aux \u00c9tats-Unis, se consacre \u00e0 la cr\u00e9ation de puces microfluidiques sp\u00e9cialis\u00e9es dans la lutte contre le cancer.<\/span> TaraBiosystems<\/span><\/a>, une autre soci\u00e9t\u00e9 bas\u00e9e aux \u00c9tats-Unis, est connue pour ses mod\u00e8les de c\u0153ur sur puce.<\/span> Nortis Bio<\/span><\/a>, bas\u00e9e aux \u00c9tats-Unis, est sp\u00e9cialis\u00e9e dans les mod\u00e8les de reins sur puce.<\/span> BioIVT<\/span><\/a>, \u00e9galement bas\u00e9e aux \u00c9tats-Unis, fournit des mod\u00e8les \u00e9tablis tels que les \u00eelots pancr\u00e9atiques et l’\u00e9pith\u00e9lium des voies respiratoires pulmonaires.<\/span><\/p>\n Utilisation d’organes sur puce dans les \u00e9tudes de long\u00e9vit\u00e9<\/b><\/p>\n Les organo\u00efdes<\/span><\/a> et la <\/span>technologie des<\/span> puces microfluidiques <\/span>repr\u00e9sentent des avanc\u00e9es significatives en biologie mol\u00e9culaire. Les organo\u00efdes, mod\u00e8les miniatures d’organes g\u00e9n\u00e9r\u00e9s \u00e0 partir de cellules souches, imitent efficacement la morphologie et la fonction des organes r\u00e9els. D’autre part, les organes sur puce utilisent des tunnels sculpt\u00e9s de mani\u00e8re complexe sur des surfaces en plastique ou en polym\u00e8re pour h\u00e9berger des cellules et stimuler la circulation sanguine dans le corps humain. Ces technologies sont apparues comme des solutions aux d\u00e9fis pos\u00e9s par le d\u00e9veloppement de m\u00e9dicaments, qui est souvent lent, co\u00fbteux et susceptible d’\u00e9chouer en raison d’outils pr\u00e9dictifs inad\u00e9quats.<\/span> En combinant les organo\u00efdes et les organes sur puce pour cr\u00e9er des « organo\u00efdes sur puce », les chercheurs peuvent tirer parti de la pr\u00e9cision biologique des organo\u00efdes et des capacit\u00e9s dynamiques des puces microfluidiques, ce qui permet d’\u00e9tudier plus pr\u00e9cis\u00e9ment les caract\u00e9ristiques des maladies et les r\u00e9actions aux m\u00e9dicaments.<\/span><\/a> Par exemple, l’int\u00e9gration d’un syst\u00e8me vasculaire fonctionnel dans les organo\u00efdes am\u00e9liore leur complexit\u00e9 et leur pertinence physiologique. Le potentiel des organo\u00efdes sur puce va au-del\u00e0 du d\u00e9pistage des m\u00e9dicaments et s’\u00e9tend \u00e0 des applications en m\u00e9decine r\u00e9g\u00e9n\u00e9rative et en recherche biologique fondamentale. Ces technologies pourraient r\u00e9volutionner la recherche m\u00e9dicale et les pratiques de d\u00e9veloppement de m\u00e9dicaments, en rempla\u00e7ant \u00e9ventuellement les tests sur les animaux dans les \u00e9tudes toxicologiques et en d\u00e9veloppant des th\u00e9rapies personnalis\u00e9es.<\/span><\/p>\n BIOFABICS<\/span><\/a>, une start-up portugaise financ\u00e9e par le programme de recherche et d’innovation Horizon 2020 de l’Union europ\u00e9enne, est pionni\u00e8re en mati\u00e8re d’outils de conception personnalis\u00e9s pour la biofabrication, en particulier dans le domaine \u00e9mergent de la technologie des organes sur puce (OOC). L’objectif de l’entreprise est d’exploiter les processus de personnalisation automatis\u00e9s pour permettre aux utilisateurs de cr\u00e9er de vastes r\u00e9seaux de mod\u00e8les d’organes interconnect\u00e9s. Actuellement, BIOFABICS se consacre principalement \u00e0 la recherche pr\u00e9clinique.<\/span><\/p>\n En 2022, la NASA, en collaboration avec les National Institutes of Health (NIH), la Biomedical Advanced Research and Development Authority (BARDA) du minist\u00e8re de la sant\u00e9 et des services sociaux et la Food and Drug Administration (FDA), a<\/span> s\u00e9lectionn\u00e9 8 projets de recherche visant \u00e0 accro\u00eetre la long\u00e9vit\u00e9 des puces tissulaires 3D \u00e0 un minimum de 6 mois<\/span><\/a>. Cet effort multi-agences vise \u00e0 prolonger la viabilit\u00e9 des tissus et la fonction physiologique gr\u00e2ce \u00e0 des capacit\u00e9s d’ing\u00e9nierie automatis\u00e9es, permettant des lectures en ligne en temps r\u00e9el dans des mod\u00e8les humains in vitro complexes, tels que les puces tissulaires ou les syst\u00e8mes microphysiologiques. Les objectifs scientifiques de cette initiative \u00e9taient notamment de mieux comprendre les mod\u00e8les de maladies, de faciliter le d\u00e9veloppement de m\u00e9dicaments, d’optimiser la conception des essais cliniques, de comprendre les expositions chimiques et environnementales et les contre-mesures, et d’\u00e9tudier les changements physiologiques induits par l’environnement des vols spatiaux. La caract\u00e9risation approfondie des puces tissulaires, en particulier la distinction entre les expositions aigu\u00ebs et chroniques, est essentielle \u00e0 la r\u00e9ussite de ces projets et marque une avanc\u00e9e significative dans l’\u00e9volution de ces technologies.<\/span><\/p>\n La bonne nouvelle du mois : Rajeunir l’immunit\u00e9 des personnes \u00e2g\u00e9es en \u00e9liminant les cellules souches \u00e0 tendance my\u00e9lo\u00efde<\/b><\/p>\n Des <\/span>chercheurs de l’universit\u00e9 de Stanford (Etats-Unis)<\/span><\/a> ont d\u00e9couvert que l’\u00e9puisement des cellules souches h\u00e9matopo\u00ef\u00e9tiques \u00e0 base my\u00e9lo\u00efde (my-HSC) chez des souris \u00e2g\u00e9es rajeunissait leur syst\u00e8me immunitaire, en stimulant les prog\u00e9niteurs lymphocytaires, les cellules T na\u00efves et les cellules B. Cela a conduit \u00e0 une am\u00e9lioration des r\u00e9ponses immunitaires aux infections virales. Ceci laisse entrevoir une approche potentielle pour lutter contre le d\u00e9clin immunitaire et l’inflammation li\u00e9s \u00e0 l’\u00e2ge.<\/span><\/p>\n Pour plus d’informations<\/b><\/p>\n L’utilisation des syst\u00e8mes d’intelligence artificielle g\u00e9n\u00e9rative par les professionnels de la sant\u00e9 doit se g\u00e9n\u00e9raliser ; il serait contraire \u00e0 l’\u00e9thique de se passer de l’aide de ces outils. Principe \u00e9thique de l’Acad\u00e9mie de m\u00e9decine. Les syst\u00e8mes d’IA g\u00e9n\u00e9rative dans le domaine de la sant\u00e9 : enjeux et perspectives, 5 mars 2024. Le th\u00e8me de … Continue reading Lettre mensuelle de Heales. La mort de la mort N\u00b0180. Avril 2024. Organes sur puce<\/span>
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