Du tissu cérébral maintenu en vie pendant des semaines
L’expérimentation sur des tissus en culture peut faciliter la découverte de médicaments parce que les chercheurs peuvent plus facilement manipuler les tissus et tester différents médicaments ou combinaisons de médicaments.
Maintenir des tissus en vie avec un dispositif microfluidique
Cependant, lorsqu’on étudie tout un système dans lequel de nombreuses cellules doivent interagir les unes avec les autres, il s’avère difficile de garder les tissus vivants pendant plus de quelques jours. Les tissus sèchent rapidement et meurent à moins qu’ils ne soient mis dans un milieu de culture humide avec les nutriments appropriés.
D’autre part, l’immersion de tissus complexes dans un liquide peut endommager les tissus car elle ne permet pas le transfert normal des gaz entre eux. Pour résoudre ce problème, les scientifiques de RIKEN BDR ont mis au point un dispositif microfluidique utilisant du polydiméthylsiloxane (PDMS), le matériau souvent utilisé comme agent antimousse dans les médicaments en vente libre.
L’appareil possède un canal semi-perméable entouré d’une membrane artificielle et de parois solides en PDMS. Plutôt que d’être constamment immergés dans le liquide, les tissus bénéficient de la circulation du milieu de culture dans le microcanal et de son passage à travers la membrane perméable, ce qui permet un bon échange gazeux. Cela peut paraître simple, mais trouver les réglages optimaux s’est avéré difficile.
Comme le note le premier auteur Nobutoshi Ota, « le contrôle du flux du milieu était difficile parce que le microcanal qui s’est formé entre les parois du PDMS et la membrane poreuse était inhabituel. Cependant, nous avons eu du succès après des modifications par essais et erreurs de la membrane poreuse et des ajustements des débits d’entrée/sortie. »
Les tissus sont demeurés actifs pendant plus de 25 jours
L’équipe a testé ce dispositif à l’aide de tissus provenant du noyau suprachiasmatique de souris, une partie complexe du cerveau qui régit les rythmes circadiens. Les souris elles-mêmes étaient des souris knock-in chez lesquelles l’activité du rythme circadien dans le cerveau était liée à la production d’une protéine hautement fluorescente.
En mesurant le niveau de bioluminescence provenant du tissu cérébral, les chercheurs ont pu constater que les tissus maintenus en vie par leur système étaient demeurés actifs et fonctionnels pendant plus de 25 jours avec une parfaite activité circadienne. En revanche, l’activité neuronale dans les tissus maintenus dans une culture conventionnelle a diminué de 6 % après seulement 10 heures.
Cette nouvelle méthode aura plusieurs avantages. À court terme, elle sera utile pour observer le développement biologique et tester la réponse des tissus aux médicaments. Les avantages à long terme sont également évidents. « Cette méthode peut être utilisée pour d’autres types de tissus que les tissus explantés provenant d’animaux « , explique M. Ota.
Une méthode pour la recherche sur l’organogenèse
« Elle améliorera également la recherche sur l’organogenèse par la culture et l’observation à long terme, qui sont nécessaires à la croissance des tissus et des organes. » En effet, l’équipe planifie actuellement des expériences à long terme en utilisant leur système pour observer la formation des vaisseaux sanguins et les mouvements des cellules pendant la formation des organoïdes.
Cette recherche a été publiée dans Analytical Sciences.
Source : RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research
Crédit photo sur Unsplash : Drew Hays