Chip microfluidique pour la détection du syndrome de détresse respiratoire aiguë (ARDS) – ChipCellTrap

Le syndrome de détresse respiratoire aigu, le sepsis sévère/choc septique sont des syndromes inflammatoires cliniques aigus associés à un taux de mortalité de 20-60% et sont la cause majeure de mort dans les unités de soins intensifs. Ils font partie des nombreuses pathologies pour lesquels les mécanismes sous-jacents sont incompris. Lors d?une inflammation aiguë les neutrophiles (qui représentent 70% des leucocytes qui circulent dans le flux sanguin) se bloquent dans les capillaires pulmonaires. Une hypothèse développée dans la littérature est que les neutrophiles bloqués causent des lésions microvasculaires inflammatoires entraînant la pathologie. Les mécanismes de blocage cellulaire sont mal décrits. Outre les phénomènes d?adhésion suspectés mais mal cernés, les neutrophiles se rigidifient sous l?effet des médiateurs de l?inflammation. Le scénario avancé est que les cellules sont alors incapables de se déformer suffisamment pour circuler dans l?étroit réseau des capillaires pulmonaires et se bloquent. Les cellules s?activent alors sous l?effet de la contrainte de déformation et expriment des récepteurs spécifiques permettant leur adhésion forte sur la paroi endothéliale. Ce scénario n'a cependant jamais été testé directement, car il n?existe pas de dispositifs expérimentaux appropriés, qui miment les capillaires pulmonaires et le flux sanguin physiologique . L'utilisation récente d?outils microfluidiques pour l'étude de questions biologiques à l?échelle cellulaire ou sous- cellulaire transforme l'approche dans ces domaines. En particulier, la technologie microfluidique fournit de nouveaux outils pour sonder les réponses tridimensionnelles cellulaires sous écoulement, en mettant en ?uvre des techniques à haut débit et à faible coût. Nous proposons d'utiliser des technologies microfluidiques innovantes pour explorer de manière intégrée et sur de grandes populations de cellules le scénario que nous avons évoqué afin de comprendre de manière quantitative l'influence de l'adhésivité et des propriétés rhéologiques de neutrophiles non activés sur leur probabilité de piégeage dans la microcirculation pulmonaire et comment les phénomènes inflammatoires changent le comportement des cellules dans les capillaires pulmonaires. L'objectif de ce projet est donc de concevoir, de microfabriquer et d?utiliser des puces microfluidiques permettant de caractériser et de corréler la déformabilité des neutrophiles, leur activation et leur adhésion lors de leur circulation dans les capillaires. Les développements expérimentaux seront associés à une étude fondamentale de l'écoulement de particules déformables (cellules, vésicules, gouttes) dans les géométries complexes des microcanaux afin d?obtenir une connaissance approfondie des effets purement hydrodynamiques sur la déformation de ces objets . Une partie du projet portera sur les récents développements technologiques réalisés par l'un des partenaires. En collaboration avec les chercheurs cliniciens impliqués dans le projet, les résultats que nous obtiendrons devraient permettre de proposer et / ou d'évaluer les stratégies thérapeutiques. L'un des objectifs est de proposer à la fin du projet, une puce microfluidique intégrée adaptée à la réalisation d?essais cliniques sur le sang des patients atteints d'inflammation aiguë, afin de construire des outils de diagnostic basés sur les tests in vitro.