Plateformes basées sur des organes sur puce pour la caractérisation continue de molécules antischistosomales et la génération de larves génétiquement modifiées – MICRO-WORMS

Les schistosomes sont des parasites hématophages responsables de la schistosomiase, ou bilharziose, la deuxième maladie parasitaire la plus importante après le paludisme. Elle touche 230 millions de personnes et est responsable d'environ 200 000 décès par an. La pathologie de la schistosomiase est principalement due aux œufs piégés dans les tissus de l'hôte. Ces œufs provoquent la formation de granulomes et déclenchent des processus inflammatoires, qui affectent la fonction des organes et augmentent le risque de cancer. Le praziquantel (PZQ) est le seul médicament recommandé pour le traitement de la schistosomiase. Il est donc urgent de découvrir de nouvelles molécules antischistosomales.

Les études sur les schistosomes sont extrêmement fastidieuses car les expériences sur les vers adultes sont difficiles en dehors de leur hôte mammifère. En particulier, les études in vitro en boîte de Pétri ne permettent pas la survie à long terme et le maintien des fonctions biologiques de base telles que la mobilité et la production d'œufs matures pouvant éclore en larves infectieuses. Ce projet est le fruit d'une collaboration entre V. Senez (LIMMS, UMI 2820) et J. Vicogne (CIIL, UMR 9017 CNRS, U1019 INSERM) et elle est également soutenue par une solide collaboration entre V. Senez et le Pr. Y. Sakai (Université de Tokyo) pour le développement d'Organ-On-a-Chip (OOC) et leur instrumentation en BioMEMS. Nous avons déjà mené plusieurs études sur le développement de modèles 3D des organes cibles, à savoir le foie, et sur un environnement microfluidique imitant les veines mésentériques. Nous avons établi la preuve de concept que les vers adultes sont capables de s'installer et de survivre dans un système microfluidique avec une production importante d'œufs. Nous avons finalement montré un effet majeur de la PZQ sur la motilité des vers et leur adhésion à des doses aussi faibles que 50 nM, qui n'étaient pas considérées comme significatives ou létales dans les tests in vitro classiques.

Notre objectif est de concevoir deux dispositifs microfluidiques complémentaires qui i) entretiendront durablement in vitro des couples de vers adultes en préservant leur fertilité, ii) produiront un modèle 3D de foie dans lequel les œufs produits par les vers adultes et qui matureront grâce à sa propriété immunotolérante. Nous allons donc développer un système miniaturisé de veines mésentériques pour simuler le transport de masse (nutriments, oxygène et médicaments) entre le système capillaire intestinal et le foie. Nous produirons également un modèle 3D perfusé de tissu hépatique dans lequel nous étudierons l'influence de différents composants cellulaires et acellulaires sur la maturation des œufs et, inversement, l'influence des œufs sur la réponse des tissus hépatiques. Au sein de ces deux dispositifs microfluidiques, disposés au format 96 puits, nous montrerons que nous pouvons effectuer un criblage efficace de molécules thérapeutiques à la fois sur le ver adulte (puce mésentérique) et sur les œufs (puce hépatique). En outre, ce modèle in vitro innovant et instrumenté (biocapteur électrique) imitant l'environnement de l'hôte nous permettra également de générer des souches exprimant la GFP par électroporation in situ des œufs.

En résumé, notre objectif est d'offrir à la communauté un outil de criblage fonctionnel hautement prédictif pour identifier de nouvelles molécules contre la schistosomiase. Cet outil sera également capable de générer des larves multicellulaires viables in vitro à partir de vers adultes permettant la génération de souches transgéniques. Les vers transgéniques seraient un outil sans précédent pour la propagation de souches de vers avec des phénotypes compromis dans les zones géographiques infestées.