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Interférences et biomolécules

CC BY-SA 4.0 Alexandre Gondran
Les expériences d’interférences mettant en jeu des molécules de plus en plus grosses et lourdes révèlent que les lois de la mécanique quantique sont applicables bien au-delà du monde de « l’infiniment petit » ...

Anomalie de dilatation thermique

By Simon Mer - Own work, CC BY-SA 4.0
Généralement, les matériaux se dilatent lorsqu’ils sont chauffés. La raison en est qu’une élévation de température correspond à une augmentation de l’agitation des atomes, or cette agitation n’est pas symétrique. ...

Nucléosythèse et étoiles à neutrons

(C) NASA - Nébuleuse du Crabe, marquée par la présence d'une étoile à neutron
Mis à part quelques éléments légers comme l’hydrogène, l’hélium, le lithium… produits peu après le big bang, tous les noyaux atomiques naturels ...

Des réfrigérateurs à torsion

Impératifs environnementaux

Près de 20% de l’énergie électrique produite dans le monde est consommée par les climatiseurs, réfrigérateurs et congélateurs. De plus, ces machines frigorifiques utilisent des fluides frigorigènes dont la plupart sont des gaz ...

Les batteries au lithium pour un Nobel

De la petite électronique à la voiture électrique, la pile lithium-ion - non rechargeable - et surtout l'accumulateur - rechargeable - ont envahi notre quotidien. Sans cette technologie lithium-ion, téléphones mobiles, tablettes et autres appareils nomades n’existeraient pas ou seraient ...

Du champagne supersonique

Physique du bouchon de champagne

Tout le monde le sait, lorsqu’une bouteille de champagne est débouchée, le bouchon est souvent violemment propulsé… ce qui peut être dangereux s’il percute l’œil. La raison pour laquelle le bouchon saute à environ 50 km/h vient ...

Le matériau le plus noir du monde

Si vous pensiez qu’obtenir un noir intense était chose facile, vous vous trompiez. Depuis de nombreuses années, artistes et scientifiques cherchent la formule du véritable noir, ou du moins à s'en approcher. Par noir véritable, entendez une surface qui ne renverrait aucun rayon lumineux. Actuellement, ...

Organes sur puce, vers un futur bionique ?

Imaginez une puce tenant dans la main qui renfermerait un micro-poumon ? Science fiction ? Fantasme de savant fou ? Absolument pas, il s'agit de choses bien réelles et déjà brevetées ! Apparus courant 2010, les organes sur puce visent à reproduire le fonctionnement de certains organes dans des conditions expérimentales choisies.

Des débuts prometteurs

C'est une équipe de Boston, qui la première a mis au point le premier véritable organe sur puce. Il s'agissait d'un dispositif faisant intervenir la technologie microfluidique. « Visuellement, les organes sur puce ressemblent à des dominos » explique Xavier Gidrol, chef de service au CEA-Irig de Grenoble. Domino dans lequel des micro-canaux transportant de l'air et du liquide proche du sang sont séparés par une couche de cellule endothéliale et épithéliale pulmonaire, mimant la paroi alvéolaire d'un poumon. Cette paroi, et c'est la vraie révolution qu'a apportée l'équipe bostonienne, peut s'étirer en rythme, comme lors de la respiration. Ainsi, ce dispositif permet de mimer à la perfection la fonction de l'organe pulmonaire.

Depuis le premier "poumon sur puce", de nombreux chercheurs se sont penchés sur le sujet, recréant les fonctions de nombreux organes sur des puces en polydiméthylsiloxane (un polymère). À la différence des organoïdes (mini-organes produits à partir de cellules souches), les organes sur puce miment la fonction d'un organe tandis que les autres ont pour vocation de répliquer les organes. Les deux technologies peuvent sembler proches, mais n'impliquent pas les mêmes techniques. Les organoïdes sont cultivés en milieu de culture à partir de cellules souches pluripotentes. Ces cellules se différencient progressivement et s'organisent selon les lois qui les régissent pour former des mini-organes. Dans le cas des organoïdes il s'agit d'auto-organisation tandis que pour les organes sur puce le développement est contrôlé et chaque cellule est placée sciemment.

Une révolution pour l'industrie pharmaceutique

La première application des organes sur puce se situe dans la recherche pharmacologique. Cette technologie pourrait permettre à long terme de se passer des essais réalisés sur les animaux. En plus de l'aspect éthique, l'expérimentation animale possède de nombreuses limites. "Cela fait des années que nous savons soigner le cancer chez la souris alors que nous tâtonnons encore pour l'homme", souligne Mr Gidrol. En effet, l'action d'un médicament peut être très différente lorsqu'on l'administre à une souris ou à un homme. Avec les puces, les cellules utilisées sont d'origine humaine, l'effet des médicaments est donc beaucoup mieux évalué. Par exemple, pour tester l'effet d'un traitement de la mucoviscidose, il suffirait de prendre les cellules pulmonaires d'un patient et de recréer le poumon malade sur puce, puis de tester la substance médicamenteuse. Sur le long terme, les traitements pourraient être personnalisés grâce à cette technique.

Depuis ces premiers pas, l'organe sur puce a beaucoup évolué et les financements suivent cette évolution, ce qui permet à de nombreuses équipes de recherche dans le monde de se concentrer sur la question.

Une technique pleine d'avenir :

Dans le domaine, deux nouveaux axes de recherche sont apparus. L'un représenté par les équipes du CEA de Grenoble, qui cherchent à développer des organoïdes sur puces et l'autre par certains chercheurs aux États-Unis qui essayent de connecter plusieurs organes sur puce entre eux, afin d'obtenir un « corps entier » sur puce (Body on a chip). Le but étant pour les deux axes de se rapprocher le plus possible d'une copie réaliste d'organes. « Le Graal serait de se rapprocher le plus possible du vivant, pour avoir l'organe sur la paillasse » indique Xavier Gidrol, qui travaille sur un organoïde de foie et plus précisément sur des îlots de Langerhans sur puce. À l'avenir, cela permettrait de mieux comprendre le fonctionnement et le développement des organes.

À l'avenir, cette technologie pourrait révolutionner la médecine régénératrice, en greffant des organoïdes à des patients en attente d'une greffe (cela ne remplacerait pas la greffe). Par exemple des personnes atteintes d'un diabète de type I pourraient se voir greffer des îlot de Langerhans élevés sur puce, produisant de l'insuline normalement. Le but serait de restaurer la fonction de l'organe en attendant la greffe d'un organe fonctionnel.

 

Pour en savoir plus :

Article de science et vie : https://www.sciencesetavenir.fr/sante/e-sante/organes-artificiels-ces-puces-qui-miment-le-vivant_92753

Les défi du CEA, dossier : http://www.cea.fr/multimedia/Documents/publications/les-defis-du-cea/les-defis-du-CEA-238.pdf

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du premier stage au premier emploi


Une piste de recherche pour guérir du SIDA
Malgré les traitements du syndrome qui lui est associé, le VIH persiste dans l'organisme à cause de cellules réservoirs, que l'identification d'un marqueur pourra permettre de cibler.

Des virus dormants

Le SIDA (Syndrome d’ImmunoDéficience Acquise) est le dernier stade de l’infection par le VIH (Virus de l’Immunodéficience Humaine). Ce rétrovirus s’attaque aux cellules du système immunitaire, les lymphocytes T CD4. Après les avoir infectées, il les détruit ou les rend inefficaces, ce qui entraîne un affaiblissement du système immunitaire et une vulnérabilité face aux infections opportunistes.

Les antirétroviraux, d'abord l'AZT seul puis le développement de trithérapies et d'autres pistes, permettent de ralentir l'évolution du syndrome et donc de contrôler l'infection. Cependant, certaines particules virales infectent les cellules de l'organisme sans les détruire, en restant dormantes. Le virus persiste donc dans des réservoirs au sein du système immunitaire, protégé des traitements car ne se répliquant plus et surtout prêt à se disséminer si le terrain redevient favorable. Ce qui contraint les patients à suivre des traitements toute leur vie.

En parallèle des thérapies actuelles, ainsi que des campagnes d'information et des recherches sur un éventuel vaccin visant à prévenir la propagation de l'épidémie, la guérison complète du VIH passe nécessairement par l'élimination de ces réservoirs. Pour envisager cela, une première étape est alors de distinguer dans le système immunitaire les cellules infectées des cellules saines actives, qui se ressemblent fortement. Pour ce faire, une équipe de l'Institut de génétique humaine est partie de l’hypothèse que le VIH pourrait laisser une empreinte à la surface de sa cellule hôte.

Identifier des marqueurs pour cibler les réservoirs de virus

Grâce à un modèle d’infection développé dans leur laboratoire, les chercheur·euse·s ont identifié la protéine CD32a, présente uniquement à la surface des cellules infectées. Codée par un gène parmi la centaine qui sont exprimés de manière spécifique par les cellules infectées, la protéine remplit in vitro les critères d’un marqueur de cellules réservoirs. Pour Monsef Benkirane, directeur de l'Institut : « L'expression de ce marqueur a une signification biologique. Il faut qu'on comprenne ce que la cellule est en train de nous dire lorsqu'elle est stressée par le virus. »

Le résultat a été confirmé par les expérimentations sur des échantillons cliniques. En étudiant des prélèvements de sang de douze patients séropositifs traités, les chercheur·euse·s ont constaté que les cellules exprimant le marqueur étaient presque toutes porteuses du virus. De plus, ces cellules ont pu être réactivées in vitro et se sont révélées capables de réinfecter des cellules saines, illustrant l'impossibilité pour un patient aujourd'hui d'arrêter son traitement.

« Cette découverte est un début, et pas une fin. L'utiliser pour comprendre comment le réservoir s'est établi, comment il s'est maintenu, quelles sont ses propriétés, ouvre de grandes perspectives de compréhension. Vu le nombre d'équipes dans le monde qui se sont attelées à ces recherches, on va très vite accumuler suffisamment de données pour proposer des stratégies thérapeutiques efficaces pour le traitement du VIH ciblant le réservoir. »

Un brevet, en propriété CNRS, a été déposé sur l'utilisation diagnostique et thérapeutique du marqueur ainsi identifié. Cette étude ouvre la voie à de nouvelles stratégies visant l'élimination totale du virus latent. Ces travaux, publiés dans la revue Nature, s’inscrivent dans le cadre du programme stratégique Réservoirs du VIH de l’ANRS (Agence nationale de recherches sur le sida et les hépatites virales).

En savoir plus

Découverte d’un marqueur du réservoir du VIH : une nouvelle piste pour éliminer le virus, communiqué de presse du CNRS et communiqué de presse de l'INSERM

VIH et Sida, dossier de l'INSERM

VIH et Sida, dossier de l'OMS

L'épidémie de SIDA : vers une résurgence ? sur Sciences en ligne

Lutte contre le SIDA : de nouveaux espoirs ? Sur Sciences en ligne

La plate-forme de prévention du SIDA

Arthur Jeannot
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