Organe sur puce

Fonctionnement de la technologie des organes sur puce

La technologie des organes sur puce se compose généralement d’un matériau polymère moulé dans une forme qui imite certains aspects de la morphologie de l’organe d’intérêt. Les cellules sont ensuite ensemencées sur la puce et peuvent se développer et former des structures 3D fonctionnelles qui ressembleraient à la composition cellulaire et à la structure des tissus. Dans certains cas, la puce peut être conçue pour inclure des canaux microfluidiques imitant le système microvasculaire d’un organe pour apporter un flux sanguin ou d’autres conditions physiologiques, notamment des nutriments et de l’oxygène aux cellules.

Afin d’obtenir une représentation plus réaliste de l’organe d’intérêt, divers types de cellules peuvent être combinés pour former une structure 3D. Ceci peut être réalisé en utilisant différentes couches de cellules ou des matrices à base d’hydrogel pour imiter la matrice extracellulaire de l’organe. Diverses techniques peuvent être appliquées pour imiter le micro-environnement mécanique, électrique et chimique de l’organe. Par exemple, la puce peut être perfusée avec des fluides pour apporter un flux sanguin, ou elle peut être stimulée mécaniquement pour imiter les contractions cardiaques. De plus, des capteurs peuvent être intégrés dans la puce pour mesurer des paramètres tels que l’oxygène, le pH et la température, afin de surveiller la santé et le fonctionnement des cellules.

La puce est placée dans un incubateur où la croissance cellulaire peut être surveillée à l’aide de diverses techniques telles que la microscopie, l’imagerie ou les tests biochimiques. Une fois la puce totalement fonctionnelle, les chercheurs peuvent l’utiliser pour étudier une maladie, pour le développement de médicaments et la toxicologie de manière contrôlée et hautement reproductible. Ceci, car la puce peut être utilisée pour imiter les mêmes conditions, de la même manière, à chaque fois qu’une expérience est réalisée, permettant aux chercheurs de comparer les données de manière cohérente entre différents traitements et expériences.

Automatisation du test des organes sur puce pour le criblage haut débit

Figure 1 - La disposition des instruments individuels dans la cellule de travail est illustrée dans (A). Les instruments sont contrôlés par un logiciel intégré (Green Button Go) qui permet la configuration des procédés. Un exemple du processus de surveillance des cellules en culture est présenté dans (B). Ici, les plaques sont déplacées de l’incubateur vers le système ImageXpress Confocal HT.ai pour l’imagerie en fond clair, puis de nouveau vers l’incubateur. Le processus peut également être programmé, et les plaques qui doivent être évaluées par imagerie peuvent être saisies sous forme de liste pour faciliter le traitement des lots. Des routines plus complexes comprenant le manipulateur de liquides pour les échanges de milieux (alimentation) peuvent également être mises en œuvre.

Applications et tests des organes sur puce

La combinaison de cette biologie complexe avec des techniques d’imagerie haut contenu avancées et des capacités d’analyse 3D par IA/apprentissage machine offre un niveau de tests jamais atteint auparavant. Ici, nous présentons nos méthodes d’automatisation de la culture cellulaire, des tests et des analyses qui peuvent fournir les outils nécessaires pour faciliter et extrapoler l’utilisation des systèmes des organes sur puce.