L’industrie médicale est en pleine effervescence et les visiteurs du prochain salon Micronora qui aura lieu du 27 au 30 septembre 2022 à Besançon (Doubs) découvriront des avancées spectaculaires. Après les laboratoires sur puce développés depuis plusieurs années, les chercheurs et les entreprises spécialisées dans les microtechniques travaillent d’arrache-pied pour lever les verrous techniques et biologiques à l’industrialisation des organoïdes sur puce.
« Initialement, des dispositifs microfluidiques, également appelés laboratoires sur puce, étaient développés par des technologues pour faire de la biochimie avec de très petits volumes de réactifs. Vers le milieu des années 2000, ils ont implanté des couches de cellules sur leurs puces pour mimer certaines fonctions physiologiques », précise Xavier Gidrol, chef de service au CEA-Irig (1). « De leur côté, les chercheurs spécialistes des cellules souches ont créé des objets biologiques assez complexes, les organoïdes, pour comprendre le développement des organes ou des organismes ». Ces derniers sont conçus en trois dimensions, cultivés en suspension dans un hydrogel et obtenus à partir de cellules souches. Ils comportent donc différents types de cellules présents dans un organe et exécutent au moins une partie de ses fonctions.
En somme, selon Xavier Gidrol « si on souhaite étudier un modèle biologique qui ressemble vraiment à un organe, il faut créer un organoïde. Mais si on veut contrôler de manière reproductible sa forme et sa taille, monitorer ses fonctions correctement, etc., il faut le mettre sur puce. Il s’agit donc de réunir le meilleur des deux mondes ». Ces différents dispositifs servent aussi bien la recherche fondamentale, l’industrie pharmaceutique, que la médecine personnalisée, voire la production de tissus pour la médecine régénératrice. Le marché annoncé est immense… Cependant, il faut répondre à des exigences telles que la reproductibilité, la fiabilité, la fabrication en série à coût économiquement viable, la facilité de transport et d’utilisation.
Autant de défis qui poussent le CEA à rechercher constamment de nouveaux matériaux et nouveaux process d’assemblage concernant trois axes principaux : les dispositifs technologiques, les systèmes biologiques issus de cellules souches et les capteurs – miniaturisés et embarqués sur les puces. « Nous anticipons cela dès le début par le choix des matériaux et, c’est très important, des procédés d’assemblage. Au stade du laboratoire, nous travaillons avec différentes techniques pour faire du prototypage rapide : micro-usinage ou gaufrage à chaud. Mais dès que le design de la puce est figé, nous passons à la plasturgie industrielle. Nous réalisons un moule et injectons les matériaux, de manière à pouvoir faire des milliers de fois le même composant, au besoin », explique Fabrice Navarro.
« Seuls quelques organes sur puce sont actuellement commercialisés. En 2018, le marché représentait 30 millions de dollars mais il est en très forte croissance, de l’ordre de 25% par an. » précise Nadège Nief, en charge des partenariats industriels santé, au CEA-Leti.
(1) Les Défis du CEA
Date de publication : août 2022
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