Développement et validation d’un dispositif de culture de cellules épithéliales en interface air-liquide pour la modélisation biomimétique de cavités nasales.

Les technologies organe-sur-puce offrent une approche prometteuse pour reproduire in vitro des modèles physiologiquement pertinents. C’est le cas pour les barrières épithéliales humaines, en particulier pour étudier et prédire le dépôt des médicaments administrés par voie nasale, tout en supprimant le recours aux modèles animaux, tant pour des questions de compatibilité biologique que d’éthique. Cette thèse décrit le développement d'un système destiné à terme à accueillir des cultures de cellules épithéliales respiratoires nasales humaines. Une plateforme microfluidique adaptée aux cultures épithéliales en interface air-liquide (ALI) permettant de tester plusieurs conditions expérimentales parallèlement a été développée. Une stratégie de fabrication reproductible pour obtenir un réseau de neuf membranes microporeuses intégrées dans une seule couche de PDMS et présentant trois différents diamètres de pores (3, 5 et 7 µm) à l'échelle d'un wafer 2 pouces a été mise au point. Le réseau de membranes a été assemblé avec un système fluidique et a permis de tester plusieurs conditions expérimentales au sein d’un même dispositif. La plateforme a été validée avec un modèle de kératinocytes de l'épiderme (HaCaT), montrant une prolifération comparable entre les tailles de pores et une différenciation épithéliale maintenue jusqu'à 30 jours en culture statique et 24 jours sous flux. Cette plateforme constitue ainsi une base non seulement pour le développement ultérieur du modèle biomimétique de cavité nasale, mais également pour l’étude d’autres modèles de barrières épithéliales en interface air-liquide. 

Membres du jury :

• Isabelle LE POTIER (Professeur, Université Paris-Saclay) 
• Yong CHEN (Directeur de recherche, ENS (UMR8640), Paris) 
• Olivier FRANÇAIS (Professeur ESIEE Paris, Université Gustave Eiffel) 
• Josep SAMITIER MARTÍ (Professeur, Université de Barcelone (IBEC) 

À gauche: Observations MEB des micropiliers en silicium à haut rapport d’aspect (12), servant au moulage des membranes microporeuses. Images des micropores débouchants après démoulage du PDMS. 

Légende figure :

À droite: Expression de la Cytokératine 14 (après 30 jours de cultures cellulaires en ALI), un marqueur spécifique des cellules de la couche basale de l'épiderme.