Dévelopement d'un model intestinal in vitro recapitulant le mouvement péristaltique

Development of an in-vitro intestinal model featuring peristaltic motion

• Auteur / Autrice : Lauriane Gérémie
• Direction : Jean-Louis Viovy, Stéphanie Descroix
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biophysique
• Date : Soutenance le 25/01/2019
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Physique des Cellules et Cancer (Paris ; 2024-....)
• Jury : Président / Présidente : Danijela Vignjevic
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sylvain Monnier, Jacques Fattaccioli
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Abdul I. Barakat, Audrey Ferrand

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biophysique

Modélisation tridimensionnelle

Intestins

Péristaltisme

Mots clés libres

Gut-on-chip

Organ-On-Chip

Péristaltisme

Intestin

Étirement

Caco2

Culture 3D

Réorientation cellulaire

Gut-on-chip

Peristalsis

3D stretching

Intestine

Caco2

3D scaffold

Cellular reorientation

Résumé

Le Gut-on-chip fait partie d'un thème de recherche plus générale, appelez Organ-on-chip qui a pour objectif de développer des modèles in-vitro qui récapitulent des caractéristiques essentielles de l'organe d'intérêt. Dans le cas de l'intestin, les Gut-on-chip plateformes ont été principalement développés pour reconstituer soit l'architecture 3D de l'intestin, soit sa dynamique et plus particulièrement le péristaltisme. Durant ma thèse j'ai développé une nouvelle et polyvalente Gut-on-chip, présentant ces deux aspects du micro-environnement intestinale. Cette Peristalsis-on-chip nous a permis d'étudier l'influence du mouvement péristaltique sur le comportement cellulaire en fonction de la géométrie de la structure. Pour cette étude nous avons ensemencé des cellules Caco2 sur des substrats 2D ou 3D recouvert de laminine et les avons soumis à un étirement cyclique (à 0.2 Hz et 10\%) pendant 2, 5, 8, 16, 24 et 48 heures. Lors de ces expériences nous avons pu observer une réorientation cellulaire perpendiculaire à l'axe d'étirement que nous avons caractérisé en fonction des conditions de recouvrement, de la confluence initiale, du temps d'étirement et de la géométrie de la structure. Il est intéressant de noter que la réponse cellulaire la plus importante a été obtenue par la combinaison de la géométrie 3D et de l'étirement, ce qui illustre bien le besoin de ces deux éléments pour mieux mimer les conditions intestinales in vivo.

My PhD work is part of the organ-on-chip field, and more precisely part of the gut-on-chip field. It is in line with the main objective of this field, which is the development of in-vitro models recapitulating as faithfully as possible the intestinal micro-environment. Through my PhD work I first developed a versatile gut-on-chip platform recapitulating the intestinal 3D architecture as well as its dynamic micro-environment. Therefore, this platform allows us to study the influence of the intestinal dynamic, especially the peristalsis, on cellular behavior in function of the 3D architecture of the scaffold. For this study Caco2 cells have been seeded either on a 2D or a 3D scaffold coated with laminin and submitted to a cyclic stretching (at 0.2 Hz and 10%) for 2, 5, 8, 16, 24 and 48 hours. Our main observation was the cellular reorientation induced by the stretching, therefore we characterized the cell behavior in function of the coating condition, the initial confluency, the stretching time and the scaffold geometry. Interestingly, the strongest cellular response was obtained when the 3D geometry and the stretching was combined illustrating the need of these two stimuli to better mimic the intestinal in vivo conditions.