Modèles de vaisseaux sanguins sur puce pour l'étude des fonctions de la barrière endothéliale

Les vaisseaux sanguins sont centraux pour le traitement de nombreux cancers. D’une part, ils forment un obstacle au passage efficace des thérapies de la circulation sanguine vers les tumeurs solides. D’autre part, ils sont également à l'origine de la formation de nouveaux vaisseaux via l'angiogenèse, un processus qui favorise le développement des tumeurs et qui est la cible de plusieurs thérapies anticancéreuses actuellement utilisées en clinique. Le microenvironnement tumoral joue un rôle essentiel dans la morphologie des vaisseaux. En particulier, la composition et les propriétés physiques de la matrice extracellulaire et les cellules périvasculaires orientent fortement la physiologie des cellules endothéliales et influencent la perméabilité de la barrière vasculaire. Dans le cadre de l’inflammation, l’hyperperméabilité vasculaire est un problème de santé publique et constitue un effet secondaire bien connu de certains traitements anti-cancéreux.Pour étudier ces phénomènes vasculaires, nous proposons un nouveau modèle combinant la microfabrication, l’ingénierie tissulaire et les technologies microfluidiques. Ces techniques allient les approches de culture cellulaire en 3D et de perfusion, permettant de construire des organes-sur-puce. Nous avons conçu des dispositifs de vaisseaux-sur-puce dans lesquels un canal initial est créé dans un hydrogel à base de collagène en utilisant une approche microfluidique qui repose sur les propriétés de viscosité du collagène. Ce canal initial, qui constitue la future lumière du vaisseau, est ensuite ensemencé avec des cellules endothéliales primaires humaines qui forment alors une monocouche confluente et cohésive, de manière à reproduire la face interne d'un vaisseau sanguin. Cette technique peut être réalisée une seule ou deux fois et permet ainsi de varier, à façon, le diamètre du vaisseau final et aussi de créer une double couche cellulaire. L’intégrité de la barrière endothéliale a été étudiée par l'évaluation de la qualité de la répartition de la vascular endothelial-cadherin au niveau des jonctions adhérentes et de zona-occludens-1 pour les jonctions serrées. D'autre part, la perméabilité de l’endothélium a été étudiée par la mise en place d'une approche de vidéomicroscopie pour quantifier la diffusion en temps réel d'un dextran-fluorescent à travers l'endothélium des vaisseaux. La capacité d’activation des cellules endothéliales par des cytokines pro-inflammatoires et leur capacité à induire l'adhérence de cellu