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Une nouvelle technologie qui pourrait être utilisée pour tester de nouveaux traitements, pour les organes et les tissus osseux humains – tout en réduisant le besoin de recherche sur les animaux – a été développée par des ingénieurs de l’université de Sheffield.

Des « os sur puce »

Cette étude, menée par des chercheurs du département de science et d’ingénierie des matériaux de l’université et de l’institut Insigneo de médecine in silico, avec des collaborateurs de l’université Ramon Llull, en Espagne, a mis au point un dispositif « os sur puce » contenant un mini-échafaudage qui peut être utilisé pour cultiver du tissu osseux humain en laboratoire.
Dans un nouvel article les chercheurs démontrent comment l’os sur puce – une minuscule puce contenant des cellules vivantes – peut être utilisé pour cultiver du tissu osseux, qui peut ensuite être utilisé pour tester de nouveaux traitements potentiels pour les os malades ou endommagés. L’essai de nouveaux médicaments nécessite souvent des tests in vivo approfondis sur des modèles animaux. Toutefois, cette nouvelle approche mise au point par l’équipe dirigée par l’université de Sheffield a été développée en laboratoire et réduit la nécessité d’utiliser des animaux lors d’une recherche.
Le domaine des organes sur puce vise à créer de petits dispositifs qui contiennent des versions miniatures d’organes tels que les os, le foie ou les poumons en laboratoire. En testant de nouveaux médicaments sur de petites versions d’organes humains, plutôt que sur des modèles animaux, on espère obtenir un taux de réussite plus élevé pour trouver ceux qui fonctionnent chez l’homme.

Créer un humain sur puce

L’objectif est qu’un jour, le dispositif développé par l’équipe de Sheffield, puisse être connecté à d’autres dispositifs d’organes sur puce, tels que le foie, le cœur, les poumons, etc. pour créer un humain sur puce, qui supprimerait entièrement la nécessité de la recherche animale, lors du développement de nouveaux traitements médicaux.
Les essais in vitro de nouveaux traitements, sont normalement effectués sur des cellules cultivées sur des surfaces planes et bidimensionnelles. Cependant, l’équipe de chercheurs a créé des structures tridimensionnelles, dans leur os sur puce qui ressemble davantage à un vrai os.
Les structures tridimensionnelles sont développées à l’aide d’un matériau connu sous le nom d’émulsion polymérisée à phase interne élevée (polyHIPE) en utilisant une technique appelée émulsion de modelage. Une émulsion est un mélange d’huile et d’eau qui ne se sépare pas, comme la mayonnaise ou le lait. Une polyHIPE est fabriquée à partir d’une huile qui se solidifie sous la lumière ultraviolette pour créer une matière plastique qui contient des millions de minuscules trous interconnectés là où se trouvait l’eau auparavant. Ces matériaux très poreux forment un échafaudage qui aide les cellules à créer un nouveau tissu osseux en 3D.
Après avoir produit ces échafaudages tridimensionnels, l’équipe les a insérés dans un mini-bioréacteur pour créer ce dispositif « os sur puce » et a utilisé des techniques in vitro pour évaluer son potentiel de croissance de tissu osseux humain à partir de cellules souches. Selon les chercheurs, ces technologies des organes sur puce, ont le potentiel de révolutionner les essais précliniques pharmaceutiques en augmentant la cadence, tout en minimisant les préoccupations financières et éthiques associées à la recherche sur les animaux.

Pour des tests précliniques de médicaments

Selon le Dr Frederik Claeyssens : « l’introduction de canaux microfluidiques dans un matériau poreux, nous permet d’imiter l’environnement naturel en 3D des cellules, plus facilement que dans un liquide microfluidique standard. Il s’agit, à mon avis, d’une excellente technologie permettant de construire des tissus ou des organes complexes en 3D sur une puce comme plateformes d’essai pour les tests pharmaceutiques. Ces plateformes ont le potentiel de réduire le temps et les efforts nécessaires pour réduire l’utilisation de modèles animaux lors des tests précliniques de médicaments ».
Cette recherche a été publiée dans Frontiers in Bioengineering and Biotechnology.
Source : University of Sheffield
Crédit photo sur Unsplash : Nino Liverani

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