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Des micro-organes sur biopuce

Directeur de recherche CNRS au lab­o­ra­toire Bio­Mé­canique et Bio­Ingénierie (BMBI) de l’UTC et du CNRS entre 2003 et 2015, Éric Leclerc col­la­bore, au sein du LIMMS (Lab­o­ra­to­ry of Inte­grat­ed Micro Mecha­tron­ic Sys­tems), une unité mixte inter­na­tionale (CNRS/université de Tokyo), avec des équipes franco-japonaises. 

Après une thèse au CEA à Greno­ble sur les « explo­sions de vapeur, une phase acci­den­telle qui se pro­duit dans les cen­trales nucléaires », Éric Leclerc, doté de com­pé­tences solides en mécanique des flu­ides, aurait pu se retrou­ver « en Norvège chez Total dans les procédés d’extraction d’huiles ou chez EDF dans la mod­éli­sa­tion des cir­cuits hydrauliques des cœurs de cen­trales nucléaires », mais c’est le Japon et la recherche qui l’emportent. La rai­son ? « La propo­si­tion du CNRS et de l’université de Tokyo de tra­vailler sur une nou­velle généra­tion de micro-bioréac­teurs pour des appli­ca­tions biologiques m’intéressait beau­coup plus. Notam­ment, la créa­tion de microor­ganes sur des biop­uces per­me­t­tant d’étudier des mécan­ismes du fonc­tion­nement hépa­tique nor­maux ou pathologiques dans des con­di­tions proches de la réal­ité phys­i­ologique », souligne-t-il. 

C’est ain­si que, lors de son post-doc­tor­at au LIMMS et au lab­o­ra­toire du pro­fesseur Fujii (Applied Microflu­idic Sys­tems Lab) à l’Institut des sci­ences indus­trielles de l’université de Tokyo, Éric Leclerc com­mence à dévelop­per, en parte­nar­i­at avec le pro­fesseur Sakai (Organs and biosys­tems engi­neer­ing Lab), des mod­èles d’organes sur puce. Un tra­vail de recherche qui dura trois ans. « Il
s’agissait de créer des micro-envi­ron­nements, des micro-bioréac­teurs pour cul­tiv­er, dans ce cas pré­cis, des cel­lules de foie tout en repro­duisant la phys­i­olo­gie humaine. Ce qui nous per­met de tester les effets d’un nou­veau médica­ment ou d’un pol­lu­ant don­né, par exem­ple, et de pou­voir effectuer, le plus rapi­de­ment et plus per­tinem­ment pos­si­ble, une extrap­o­la­tion du mod­èle vers l’homme », explique-t-il. 

En 2003, retour en France. Il pour­suit, pen­dant dix ans, ses recherch­es sur le foie au sein de l’unité mixte de recherche (CNRS/UTC). Le choix du foie ? « C’est un organe cen­tral dans l’organisme puisque tout com­posé – ali­ment ou médica­ment, par exem­ple – qui ren­tre dans l’organisme, que ce soit par voie orale ou cutanée, va pass­er dans le sang, puis dans le foie pour être trans­for­mé et détox­i­fié. C’est tout naturelle­ment qu’il devient un des pre­miers organes cible pour com­pren­dre l’effet d’une molécule don­née sur le foie lui-même et par la suite sur l’organisme. Un médica­ment qui sera par exem­ple dégradé dans le foie avant d’atteindre sa cible n’aura ain­si aucun intérêt. Idem pour un médica­ment tox­ique pour le foie lui-même », insiste-t-il. Des recherch­es qu’il étend, pro­gres­sive­ment, aux bioréac­teurs du rein et des intestins, notam­ment. L’objectif ? « Il s’agissait de les faire fonc­tion­ner ensem­ble afin d’étudier les répons­es phys­i­ologiques de prob­lèmes mul­ti­or­ganes », dit-il. 

En 2015, direc­tion Tokyo au LIMMS et dans le lab­o­ra­toire du pro­fesseur Sakai. Cette fois, les recherch­es se pour­suiv­ent dans le cadre d’une col­lab­o­ra­tion entre les lab­o­ra­toires du pro­fesseur Fujii et du pro­fesseur Sakai aux­quels se join­dra le pro­fesseur Mina­mi du lab­o­ra­toire (Supramol­e­c­u­lar Mate­ri­als Design Lab­o­ra­to­ry). Le but ? Éten­dre les tech­nolo­gies d’organes sur puces aux tech­nolo­gies des cel­lules souch­es pluripo­tentes induites (iPSC). L’intérêt de ces iPSC ? « On peut les repro­gram­mer et en con­trôler, en un sens, le devenir. En somme, con­trôler la dif­féren­ci­a­tion cel­lu­laire et la diriger vers la pro­duc­tion de cel­lules d’organes spé­ci­fiques. Ain­si, avec le pro­fesseur Fujii, on a dévelop­pé des microen­vi­ron­nements fonc­tion­nels avec des cap­teurs à oxygène afin de véri­fi­er l’oxygénation dans ces tis­sus ; avec le pro­fesseur Sakai, on a tra­vail­lé sur le pro­to­cole de trans­for­ma­tion de ces cel­lules ; et enfin avec le pro­fesseur Mina­mi, on a exploré d’autres cap­teurs, de type glu­cose par exem­ple, pour avoir une analyse en con­tinu du métab­o­lisme des cel­lules », détaille Éric Leclerc. 

L’idée qui sous-tend ces recherch­es ? « Il s’agit d’avoir des mod­èles qui repro­duisent la phys­i­olo­gie humaine en util­isant des cel­lules humaines. On peut citer, par exem­ple, les mod­èles humains per­me­t­tant d’étudier la régénéra­tion hépa­tique, les mod­èles de patholo­gies humaines sur lesquelles on pour­rait tester des molécules d’intérêt (médica­ments) sans pass­er par la phase des tests sur l’animal ou encore éviter les mod­èles non phys­i­ologiques », préciset-il. 

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