Organoïdes et organes sur puce

Définitions

Qu'est ce qu'un organoïde ? Qu'est ce qu'un organe sur puce ?

« Un organoïde est une version miniature et simplifiée d’un organe, issu d’une ou de quelques cellules d’un tissu, de cellules souches embryonnaires ou de cellules souches pluripotentes induites (iPSC), qui peuvent s’auto-organiser en une structure tridimensionnelle grâce à leurs capacités d’auto-renouvellement et de différenciation. »

« Un organe-sur-puce est un système microfluidique (HW + SW) capable d’abriter une ou des populations biologiques selon une organisation spatiale (organoïde, culture 3D, explant…) et des échanges pertinents à la physiologie (humaine ou animale), répondant à un contexte d’usage précis (recherche et/ou pré-clinique et/ou clinique et/ou médecine personnalisée). »

Une thématique en plein essor

Structurer la 1ère communauté des organes sur puce en France

BioValley France a commencé à s’intéresser à la thématique des organes sur puce (OoC) au printemps 2018. Son premier objectif, avec les donneurs d’ordre que sont les grands groupes, pharmaceutiques ou dermo-cosmétiques, était d’identifier et de définir un besoin commun actuellement peu ou non proposé par les offres des biotechs et plus généralement des acteurs en santé (universités, instituts de recherche…). L’objectif est de faire émerger un projet structurant qui répondra à ce besoin exprimé.

Une structuration qui découle sur de fortes ambitions :

le développement économique d’une filière et la création d’emplois avec l’émergence de startups innovantes ;
une collaboration entre l’industrie et la recherche ;
une meilleure coordination des initiatives nationales ;
une réponse au besoin de normes, de standards, de qualifications ;
un renforcement de l’expertise, de la recherche et de l’innovation ;
une meilleure visibilité internationale ;
un renforcement de la souveraineté française pour nos patients, nos médecins et notre santé publique.

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Une initiative animée tant par des académiques que par des industriels

Après une 1ère réunion avec plusieurs grands groupes français, un nombre conséquent de biotechs a rejoint le groupe de réflexion. Il a ensuite été complété par de nombreuses équipes de la recherche publique.

Suite aux différentes rencontres et discussions qui ont pris place depuis la première réunion de septembre 2018, un deuxième objectif partagé par tous et par toutes s’est rapidement imposé : « structurer la communauté OoC en France ».

Ouvrir le champ des possibles grâce aux organes sur puce

Les organes sur puce représentent de nouvelles technologies permettant à partir de cellules humaines, primaires ou dérivées de cellules souches, d’établir des modèles biologiques, conçus pour reproduire certaines caractéristiques et fonctions physiologiques et physiopathologiques des tissus humains.

Le concept d’organes sur puce est né il y a plus de 10 ans avec un premier modèle de poumon sur puce développé par des chercheurs de l’Université de Harvard.

A la confluence de l’ingénierie cellulaire et tissulaire, de la microfluidique, des biomatériaux et des micronanotechnologies (capteurs) ce sont des dispositifs miniaturisés contenant des structures mimant des tissus biologiques fonctionnels dans un microenvironnement contrôlé. Ils peuvent reproduire un ou plusieurs aspects de l’architecture, de la dynamique et des fonctions de l’organe, voire de plusieurs organes reliés entre eux, avec la possibilité de contrôler et mesurer en temps réel différentes fonctions.

Ils peuvent aussi bien mimer des conditions physiologiques que pathologiques ce qui doit permettre de mieux prédire les réponses attendues chez l’Homme, y compris pour des maladies non modélisables à ce jour et de mieux comprendre le fonctionnement et la physiologie des organes.

Par ailleurs, en utilisant des cellules d’origine humaine, ces modèles également définis comme des « systèmes microphysiologiques » ont particulièrement attiré les groupes de recherche, les biotechs ainsi que les sociétés pharmaceutiques car ils améliorent la prédictibilité des résultats d’efficacité et de toxicité en vue des études cliniques, tout en épargnant un nombre significatif d’animaux de laboratoire, répondant ainsi à une demande sociétale majeure actuelle.

En comparaison aux modèles classiques de culture cellulaire et aux modèles animaux, les organes sur puce représentent un réel bon en avant et répond parfaitement aux enjeux de santé de demain.

Un domaine en plein développement

Le 29 décembre 2022, le Président Biden a promulgué la loi de modernisation de la FDA 2.0. qui amende la loi fédérale imposant l‘expérimentation animale pour chaque nouveau protocole de développement de médicament. Ainsi, elle autorise l’utilisation de certaines alternatives à l’expérimentation animale, y compris les essais cellulaires, dont les organes sur puce, et les modèles informatiques, pour obtenir une dérogation de la FDA afin d’étudier la sécurité et l’efficacité d’un médicament.

De la fin de l'expérimentation animale à la médecine personnalisée

Véritable facilitateur dans la reproduction du fonctionnement des organes, ce concept est considéré comme un réel mimétisme de notre corps.

Ses utilisations actuelles ou envisagées sont diverses et grandement encourageantes :

réalisation d’études de toxicologie sur des modèles utilisant des cellules humaines ;
réalisation d’études d’efficacité de molécules dans le cadre de la préclinique mais aussi de la clinique permettant de raccourcir les délais et ainsi d’accélérer la recherche. Il est notamment possible de faire des études de dose-réponses élargies tout en limitant l’utilisation de modèles animaux pas toujours prédictifs ;
modélisation des maladies, notamment d’origine génétique, en associant des organes sur puces et en édition de gènes. De même, une fois validée, la méthodologie de mise en œuvre d’un organe sur puce peut découler sur la création d’organes personnalisés, directement au pied du lit du patient. Il serait ainsi envisageable de tester et d’identifier le meilleur traitement pour répondre aux besoins de tout un chacun.

BioValley France en action !

organisation d’un événement franco-allemand, le Meet&Match, en partenariat avec le cluster allemand BIOPRO Baden-Württemberg GmbH : « Organs-on-chips, organoids & other microphysiological systems as advanced human in vitro models » le 7 novembre 2019 à Strasbourg ;

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organisation d’un webinaire le 4 février 2020 animé par le professeur Y. Shrike Zhang exerçant à la Faculté de Médecine de Harvard. Au programme : état de l’art de ses projets de recherche ;

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création d’un annuaire en ligne dédié aux chercheurs actifs sur les organes sur puce au niveau national ;

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création d’une cartographie des organismes de recherche, des biotechs et des grands groupes sur la base de l’annuaire ;

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organisation d’un workshop hybride le 23 et 24 février 2022 à l’Institut Pierre-Gilles de Gennes à Paris et en ligne. Cet événement avait pour ambition de générer des synergies entre les chercheurs académiques, biotechnologies et également des groupes pharmaceutiques du secteur et favoriser l’émergence de projets communs. Près de 100 acteurs des OoC ont répondu présents : Spartha Medical, Transgene, Sanofi, HCS pharma, Fluigent, alvéole, NETRI… Ce workshop a été organisé en collaboration avec le CEA-IRIG (représenté par Nathalie Picollet D’hahan), l’Institut Curie et l’Institut Pierre-Gilles de Gennes (IPGG) (représentés par Stéphanie Descroix) ;

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signature du Contrat du Comité Stratégique de la filière (CSF) – Industries et Technologies de Santé(ITS) pour la période 2023-2026. NETRI (représentant de France Biotech) aux côtés de BioValley France (Enosis Santé). La thématique des organoïdes vient également s’ajouter à celle des organes sur puce.

En savoir + (Projet 14 page 58)