Space of Disse on Chip Model for Study of Hepatic Toxicity and Inflammation

Modélisation de l'Espace de Disse sur Puce pour l'Étude de la Toxicité Hépatique et de l'Inflammation Cette thèse de doctorat s'inscrit dans le cadre du projet ANR DILI on Chip, qui vise à développer un modèle hépatique in vitro sur une puce microfluidique afin d'étudier les lésions hépatiques induites par les médica-ments (Drug-Induced Liver Injury, DILI).Le développement actuel des médicaments repose sur des modèles obsolètes, tels que les cultures cellulaires 2D et les tests in vivo, qui sont coûteux, inefficaces et incapables de prédire avec précision la toxicité hépa-tique. La technologie des organes-sur-puce basée sur la microfluidique constitue une alternative plus précise et dynamique, permettant de mieux reproduire l'environnement physiologique du foie. L'espace de Disse, une interface critique entre les cellules parenchymateuses hépatiques,appelées hépatocytes (HepaRG), et les cel-lules endothéliales sinusoïdales, joue un rôle clé dans la fonction hépatique et les échanges moléculaires. Il s'agit également de la structure principalement affectée par la pathologie DILI. Malgré les avancées technolo-giques, la reproduction de l'espace de Disse reste un défi en raison de sa taille, de la séparation cellulaire précise qu'il requiert, des stimuli biochimiques impliqués et de la nécessité de reproduire une matrice extra-cellulaire physiologique. Bien que prometteuses, les approches actuelles utilisant des membranes, des hydro-gels, des échafaudages ou des canaux microfluidiques standards peinent encore à recréer fidèlement cette structure de manière biomimétique. L'amélioration de ces modèles est essentielle pour optimiser le criblage des médicaments, les études absorption, distribution, métabolism et excrétion (ADME) et l'identification des marqueurs de dommages hépatocytaires.Cette thèse propose un nouveau modèle de l'espace de Disse sur une puce. Les travaux de recherche se sont déroulés en quatre étapes : la conception et la validation de la puce, le choix de l'hydrogel, la culture cellulaire et l'application du modèle. Le modèle développé intègre un hydrogel biocompatible, le sodium alginate, qui imite la matrice extracellulaire du foie humain. Cette conception permet la coculture dynamique de cellules humaines endothéliales sinusoïdales et d'hépatocytes (HepaRG), aboutissant à une amélioration significative de l'activité et de la fonctionnalité hépatiques, comparée aux modèles in vitro en monoculture. L'étude toxicologique du paracétamol sur ce modèle montre une diminution de la viabilité cellulaire, de la fonctionnalité et de l'activité métabolique, en accord avec les études précédentes. De plus, le modèle permet le suivi des réponses immunitaires grâce à l'intégration de macrophages exposés au lipopolysaccharides, offrant ainsi la possibilité d'étudier dynamiquement l'inflammation et les interactions pathogènes. Ce modèle 3D multicellulaire constitue une plateforme physiologiquement plus pertinente pour l'étude des maladies hépatiques et le criblage de médicaments, apportant de nouvelles perspectives sur la fonction hépatique et les réponses immunitaires.