DIAGNOSTIC en TOXICOLOGIE : Une labo-puce « multi-organes humains »

En quelques mots, ce système innovant in vitro « à 4 organes » est capable de reproduire de manière réaliste ou in vivo, les réponses des cellules des organes humains à un dosage soutenu de médicaments. Une « technologie qui pourrait permettre, dans un avenir très proche, de déplacer les expériences de médicaments chroniques des modèles animaux vers ces nouveaux modèles in vitro humains », résume l’un des auteurs principaux, James J. Hickman, responsable scientifique chez Hesperos et professeur en nanoscience à l'UCF.

Etudier la toxicité et l'efficacité de nouveaux composés lors d'expositions aiguës (administration unique à fortes concentrations, sur une période courte) et chroniques (administration répétée ou continue à des concentrations inférieures, sur une période prolongée) sera donc bientôt possible avec ces labos miniatures. Car le nouveau dispositif microfluidique apporte une communication d’organe à organe, grâce à ses avec modules d'interconnexion.

De l’in vitro presqu’in vivo : c’est bien cette interaction entre ses minuscules organes, cultivés dans une solution de substitution du sang sans sérum à partir de cellules humaines réelles, qui constitue la grande innovation : car cette interconnexion permet de reproduire de manière réaliste les réponses des systèmes physiologiques du corps humain : il peut également évaluer de manière non invasive l’activité électrique des neurones et des cellules cardiaques, ainsi que la mécanique des contractions des muscles cardiaques et squelettiques. Une telle surveillance de la fonction cellulaire est cruciale dans les essais de toxicité chronique car elle imite presque parfaitement la fonction in vivo.

Du long terme comme du court terme : afin de franchir le cap des 28 jours de test, les bio-ingénieurs ont utilisé la modélisation informatique de la dynamique des fluides pour modifier leurs modèles multi-organes existants. Ils les ont rendus plus petits, ont amélioré leurs caractéristiques de débit et ont incorporé davantage de mesures fonctionnelles : « Nous avons créé un outil précieux pour modéliser la pharmacocinétique et le profil pharmacodynamique des médicaments connus. (…) A l'avenir, cette labo-puce pourrait également être utilisée pour générer des modèles mécanistes permettant de prédire les résultats de médicaments inconnus, ou dans d'autres applications de médecine de précision ».

Enfin, l’outil pourra être tout particulièrement utile à l’industrie cosmétique, le recours aux animaux pour évaluer la toxicité des ingrédients lui étant déjà interdite dans l’UE et, plus récemment, dans certaines régions des États-Unis.