L'orgue peut-il

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Que se passe-t-il lorsque la microtechnique et la biologie se rencontrent ? Nous obtenons des organes sur puce (OOC).

L'organe sur puce est une technologie unique et innovante qui vise à recréer la structure et la fonction des tissus et des organes sur un appareil ou une puce miniature. Le tissu ou l’organe lui-même peut être modifié ou acquis naturellement et est cultivé à l’intérieur d’une puce microfluidique.

Cette technologie est très prometteuse pour révolutionner la recherche biomédicale et offrir une alternative aux tests traditionnels sur les animaux. Cependant, la recherche sur cette technologie en est encore à ses balbutiements.

Les tests sur les animaux sont utilisés depuis longtemps dans la recherche scientifique, ainsi que dans les tests cosmétiques et le développement de médicaments. Cependant, cela soulève d’importantes préoccupations éthiques en raison des souffrances et des dommages causés aux animaux.

Institut Wynn/Université Harvard

De plus, étant donné que la physiologie humaine et animale n’est pas identique, l’utilisation de modèles animaux pour les humains présente des limites. Cet écart peut entraîner des problèmes lors de la prédiction de l’efficacité et de la sécurité des produits.

Alors maintenant, les vraies questions sont les suivantes : la technologie OOC est-elle un meilleur substitut aux tests sur les animaux et peut-elle accélérer le développement de médicaments ?

Nous explorons ici les possibilités d’utilisation de la technologie OOC à des fins de test, la direction que prend le développement technologique dans le domaine et les limites qui freinent le progrès.

La technologie OOC intègre des principes de microtechnologie, de biologie et d’ingénierie pour créer des modèles de tissus fonctionnels. Ces puces sont généralement constituées de matériaux transparents et sont constituées de canaux microfluidiques bordés de cellules vivantes.

La création de dispositifs OOC implique généralement la fabrication de la puce à l'aide de techniques de microfabrication, suivie de la préparation de cultures cellulaires qui sont ensuite intégrées dans les canaux microfluidiques de la puce.

Mikael Häggström, MD/Wikimedia Commons

Une fois l'échantillon prêt, un environnement dynamique est créé pour établir l'écoulement du fluide et des forces mécaniques sont appliquées pour imiter l'environnement de l'organe. Les appareils OOC sont également équipés de capteurs qui aident à surveiller divers paramètres tels que la viabilité, le métabolisme et l'activité électrique de l'organe.

En fournissant un environnement tridimensionnel qui imite l’action des tissus et des organes natifs, la technologie OOC permet aux cellules d’interagir et de communiquer de la même manière qu’elles le font dans les systèmes organiques réels.

D'une manière générale, il existe deux types de technologie OOC, en fonction du nombre d'organes sur la puce : les systèmes OOC à un seul organe et à plusieurs organes.

Les systèmes OOC à organe unique se composent d’un seul organe et sont incroyablement utiles pour explorer la fonction d’organes individuels. Cependant, le fonctionnement d’un organe individuel est également influencé par d’autres organes, c’est pourquoi il est également essentiel d’étudier les systèmes OOC multi-organes.

L'un des premiers concepts d'un système à organes multiples sur une puce a été étudié par Kwanchanok Viravaidya, Aaron Sin et Michael L. Shuler en 2004. Leur dispositif OOC était une combinaison de quatre compartiments, représentant les poumons, la graisse, le foie et d'autres tissus. .

NCATS/Wikimédia Commons

Cependant, l’une des grandes avancées dans la technologie OOC a été dirigée par Donald Ingber du Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering de l’Université Harvard. En 2010, Ingber et son équipe ont développé avec succès le premier poumon sur puce micro-ingénié.

Mais en quoi la technologie OOC est-elle différente des cultures cellulaires traditionnelles ?

Les cultures traditionnelles de cellules ou de tissus sont utilisées pour cultiver et étudier des cellules en laboratoire. Ces méthodes impliquent la croissance de cellules sur des surfaces bidimensionnelles telles que des boîtes de Pétri ou des flacons de culture cellulaire, généralement dans un milieu liquide contenant des nutriments essentiels et des facteurs de croissance.

Le terme « culture tissulaire » a été inventé par le pathologiste américain Montrose Thomas Burrows et existe depuis les années 1800. Cependant, les progrès récents de la technologie OOC lui permettent de surpasser les cultures cellulaires traditionnelles sous de nombreux aspects.