Relever les défis majeurs de la recherche biomédicale
Aujourd'hui, la recherche biomédicale doit surmonter de nombreux obstacles : des délais de développement longs, des coûts élevés et une dépendance aux modèles animaux, qui prédisent souvent mal les réactions humaines.
« Ces limites soulignent l'urgence de développer de nouveaux modèles physiologiques et pathophysiologiques plus représentatifs des réponses humaines aux traitements », explique Camille Laporte, chercheuse en bio-ingénierie au CEA-Leti. « Les organoïdes-sur-puce offrent une solution prometteuse en reproduisant les fonctions des organes dans un microenvironnement contrôlé. »
L'un des progrès les plus remarquables dans ce domaine est la vascularisation d'organoïdes à l'intérieur de puces microfluidiques. Emily Tubbs, chercheuse au CEA-Irig, explique :
« Nous avons récemment réussi à vasculariser un organoïde in vitro en utilisant une plateforme microfluidique permettant de mimer le flux sanguin. Cela a permis le développement physiologique de cette structure 3D dérivée de cellules souches humaines. C'est une avancée très prometteuse pour la médecine régénérative, la médecine personnalisée et la recherche pharmacologique. »
Intégration de capteurs de pointe
Au-delà de ces avancées biologiques, l'intégration de capteurs dans ces plateformes constitue une véritable révolution. L'expertise du CEA-Leti en microtechnologies a permis d'incorporer des capteurs électrochimiques et optiques avancés directement dans la puce.
« Les capteurs sont essentiels pour surveiller la viabilité et la fonctionnalité des organoïdes », explique Yohann Thomas, expert en capteurs électrochimiques au CEA-Leti. « Les intégrer au plus près de l'organoïde représente un défi en termes de biocompatibilité, de performance et de robustesse. »
Un exemple marquant de cette technologie innovante est la puce Galathée, un module haute technologie développé au CEA-Leti.
« Galathée associe microfluidique, biologie et capteurs dans un seul module, ce qui en fait un outil puissant pour l'analyse en temps réel des organoïdes-sur-puce », ajoute Yohann Thomas.
L'avenir des organoïdes-sur-puce
Le CEA-Leti et CEA-Irig sont résolus à faire progresser encore davantage cette technologie.
« La convergence entre la technologie et la biologie pour les organoïdes-sur-puce ne fait que commencer », explique Fabrice Navarro, responsable de l'unité de recherche sur les microsystèmes au CEA-Leti. « L'étape suivante consiste à implémenter de nouveaux capteurs et de méthodes de suivi qui exploiteront pleinement le potentiel immense de ces modèles. Les données que nous pourrons en extraire seront précieuses aussi bien pour la recherche que pour les applications cliniques. »
En France, près de 48 millions d'euros ont été investis pour ces six prochaines années pour repousser les limites de cette technologie novatrice. Alors que les organoïdes-sur-puce s'imposent comme une avancée majeure pour le système de santé, le CEA-Leti et CEA-Irig continuent d'explorer ce nouveau champ scientifique afin de développer des outils révolutionnaires pour les tests de médicaments, la modélisation des maladies et, in fine, l'amélioration des soins aux patients.