Nouvelles microcapsules fonctionnalisées et standardisées : Application à la thérapie cellulaire du Diabète de Type 1 – FUTURCAPS

Pour des millions de patients souffrant de diabète de type 1, un traitement est un espoir et un enjeu majeur pour les systèmes de santé. Les traitements actuels à base d’insuline ne permettent pas un contrôle optimal de la glycémie, résultant en de nombreuses complications diabétiques. La transplantation d’îlots pancréatiques à partir de donneur humain offre la perspective d’une normoglycémie stable avec une réduction des complications diabétiques. Afin de prévenir tout rejet immunitaire, cela requiert l’administration d’un traitement immunosuppresseur, associé à des complications. L’encapsulation d’îlots pancréatiques offre des perspectives de minimiser voire d’éliminer de tels traitements anti-rejet.
La microencapsulation de cellules dans des capsules d’alginate a déjà été évaluée en exploration clinique. En général, ces microcapsules ont un diamètre de l’ordre de 400µm à 1mm (pour des îlots entre 50 et 400µm). Un nouvel axe de développement est l’utilisation d’une plateforme microfluidique possédant la faculté de facilement diminuer la taille de ces microcapsules (afin de conserver un rapport quasi constant taille d’îlot/taille de capsule). Cela pourrait être bénéfique à une survie long terme des cellules en favorisant les échanges des nutriments, de l’oxygène et des sécrétions.
Le projet FUTURCAPS vise à comparer la fonctionnalité des îlots encapsulés soit dans de petites capsules (système microfluidique) soit dans des capsules conventionnelles (système d’encapsulation standard). Cela sera réalisé en utilisant de nouveaux biopolymères combinant une gélification ionique à des liaisons covalentes en utilisant des molécules de poly-(éthylne glycol) greffées sur l’alginate : Les liaisons covalentes augmentant la stabilité et la résistance mécanique des microcapsules. Nous testerons deux types d’îlots actuellement utilisés en essais cliniques : les îlots humains et les îlots de porcs nouveau-nés. Ces deux types d’îlots diffèrent de par leur état de maturité des cellules Beta produisant de l’insuline, leur sensibilité à l’hypoxie et leur synthèse d’insuline en réponse à une stimulation en glucose, permettant ainsi de comparer l’impact de la taille et de la composition de la microcapsule par le suivi de ces paramètres physiologiques. Tout d’abord, nous évaluerons ces microcapsules de tailles différentes produites par les deux procédures d’encapsulation en fonction de leurs caractéristiques physico-chimiques telles que la résistance et stabilité mécanique, la perméabilité, ainsi que les propriétés de surface. Cela sera complété par des expériences in vivo afin d’évaluer la biocompatibilité des capsules vides dans la cavité péritonéale de la souris naïve. Ensuite, les deux types d’îlots seront encapsulés, mis en culture et évaluées en termes de composition, viabilité, et fonctionnalité (sécrétion d’insuline en réponse à une stimulation en glucose). Les îlots encapsulés seront évalués en terme d’immunogénicité, d’inflammation et de stress cellulaires, marqueurs pouvant fortement influencés la fonctionnalité in vitro et in vivo. La fonctionnalité de la greffe et ses effets secondaires associés seront évalués in vivo dans un modèle animal largement utilisé, y compris comme données d’entrée d’essais cliniques, le modèle de souris diabétique induit par streptozotocine. Une fois les îlots encapsulés greffés dans la cavité péritonéale, la régulation de la glycémie et les effets secondaire tels que les réponses immunitaires et inflammatoires résultant en la formation de tissue granuleux et conjonctif, la fibrose seront évalués.
Le principal apport du projet FUTURCAPS sera la définition de la meilleure microcapsule en termes de taille, composition des biomatériaux et préparation, dans le cadre d’une greffe d’ilots pancréatiques. Ce résultat servira de base pour des phases ultérieures de validation précliniques et cliniques, dans la perspective d’une thérapie cellulaire pour cette maladie invalidante qu’est le diabète de type 1.