Les organes sur puce peuvent être une alternative parfaite aux modèles animaux. Jusqu'où va cette technologie ?
A effectué tous les tests obligatoires à l'avance et a rencontré un effet secondaire désagréable lors de l'introduction sur le marché ; cela coûte des millions à l'industrie pharmaceutique. Ils attendent avec impatience la toute dernière technologie :les organes sur puce. Précurseur Don Ingber :"Une alternative aux modèles animaux, dont tout le monde sait qu'ils ne fonctionnent pas très bien."
Quiconque imagine un poumon de taille mini avec un poumon sur puce sera déçu. La puce pulmonaire de Dongeun Huh et Donald Ingber ne ressemble pas du tout à un poumon. Il s'agit d'une image transparente de la taille d'une clé USB, avec des canaux très fins. Pourtant, il contient les composants essentiels des alvéoles :une couche de cellules pulmonaires dans un conduit d'air avec une couche adjacente de cellules de vaisseaux sanguins et un flux sanguin. Les alvéoles artificielles "respirent" également :la fine membrane sur laquelle les cellules pulmonaires se développent, se tend et se détend en rythme, leur donnant le mouvement dont elles ont besoin.
C'est un domaine très jeune, les organes sur un ébrécher. Mais ça grandit vite, les financiers font la queue. En effet, la technologie peut constituer une alternative à l'expérimentation animale - non seulement pour tester des médicaments, mais également pour d'autres substances toxiques, telles que les particules ou les nanoparticules. «Le gros avantage est que vous utilisez des cellules humaines. Les gens réagissent souvent différemment aux substances que les souris», explique le professeur Jaap den Toonder de l'Université de technologie d'Eindhoven. Avec des collègues de l'Erasmus Medical Center, il travaille sur le cancer sur puce :un modèle pour étudier les métastases du cancer du sein.
Le plan est de développer une puce contenant différents types de tissus , telles que les cellules pulmonaires et hépatiques. « Nous ajoutons ensuite des cellules cancéreuses au flux sanguin artificiel dans la puce. Au microscope, nous examinons si et quand ils pénètrent dans les tissus des organes. Visualiser une métastase vivante, c'est comme ça qu'on pourrait l'appeler.'
Un poumon sur puce
Vous les avez dans toutes sortes de saveurs, corps de chips. Le cœur sur puce, l'intestin sur puce, le cerveau sur puce, les vaisseaux sanguins sur puce. Les cellules se développent dans de petits compartiments, des micro-canaux assurent l'apport et l'évacuation des nutriments et du sang. L'orgue à puce simule également les conditions de l'organe réel :température, pression et acidité. Den Toonder :« C'est essentiel; il détermine comment les cellules se développent, comment elles se comportent. Par exemple, le degré d'invasion des cellules tumorales dépend de la pression ambiante. Il est impossible de simuler cela dans une boîte de Pétri avec des cellules, mais vous pouvez le faire dans un organe sur puce. Il est également crucial qu'il imite l'interaction entre les types de cellules, par exemple entre les cellules du cerveau et la circulation sanguine.'
Rendre les animaux de laboratoire superflus ?
Le micropoumon d'Ingber et Huh est le plus développé. Les chercheurs de l'American Wyss Institute ont présenté leur modèle pulmonaire il y a deux ans. Alors que le reste du domaine travaille toujours dur sur les différents organes modèles, Ingber et Huh mènent les premières expériences avec un médicament anticancéreux. Le médicament IL-2 a un effet secondaire notoire, l'œdème pulmonaire. Les chercheurs ont ajouté le médicament au flux sanguin artificiel à travers leur puce pulmonaire. Le tissu pulmonaire a immédiatement réagi :il a commencé à laisser échapper du liquide et à laisser passer des protéines du sang, comme cela se produit chez les patients. Cela signifie que la puce pulmonaire a réussi le premier test comme alternative à l'expérimentation animale.
Ingber en attend beaucoup. « Nous dépensons des millions pour des expériences avec des modèles animaux, même s'il y a des problèmes éthiques et nous savons qu'ils ne fonctionnent pas bien. Mais il n'y a pas d'alternative maintenant. Notre objectif est de faire en sorte que l'organe sur puce soit finalement accepté comme une alternative à ces tests », déclare-t-il avec passion dans une interview vidéo sur la technologie. "Tout ce que nous avons à faire est de nous assurer que nos résultats sont meilleurs que ceux des expérimentations animales."
Den Toonder s'attend également à ce que les puces remplacent de nombreuses expérimentations animales :"Les matériaux que nous utilisons sont assez simples. Ainsi, une fois que vous avez le design, la production des puces n'est pas si compliquée. En théorie, la technologie se prête bien à pouvoir effectuer rapidement de nombreux tests. Par exemple, tester un grand nombre de nouvelles substances pour voir si elles font quoi que ce soit dans le corps. Ou tester un nouveau médicament sur plusieurs tissus d'origines génétiques différentes.» Mais Den Toonder ne s'attend pas à ce que la technologie rende les tests sur les animaux superflus:«Un corps est si complexe qu'un organe est plus qu'une seule couche de cellules. Vous ne pouvez jamais saisir pleinement cette complexité dans les organes à puce. Il reste un modèle, tout comme une expérience animale. Je m'attends à ce que nous commencions à les utiliser tous les deux. »
Si la technologie devait réduire le temps de dépistage des drogues, ce serait un gros problème. "Il suffit de vérifier", dit Den Toonder. « Vous êtes maintenant en moyenne dix ans plus loin et un milliard de dollars plus pauvres avant d'avoir mis un médicament sur le marché. Si cela peut être fait plus rapidement et à moindre coût, alors ce serait le bienvenu." Il ne voit aucune autre alternative sérieuse à l'expérimentation animale controversée.
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Avant que les puces d'organes ne soient bel et bien disponibles, la prochaine étape est envisagée. Changer de puces d'organes est un choix évident, selon Den Toonder :« De nouveaux médicaments sont régulièrement retirés du marché car ils provoquent une insuffisance cardiaque. C'est, par exemple, parce que le foie produit des substances qui provoquent une insuffisance cardiaque. L'interaction entre les organes est donc importante, vous voudriez la simuler.» Ingber et Huh se sont déjà engagés dans cette voie. Le Wyss Institute a reçu 37 millions de dollars du gouvernement américain pour développer un corps sur puce complet.
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