Thèse en cours

Structuration et culture de réseaux de neurones en 3D grâce à la lévitation acoustique
FR  |  
EN
Accès à la thèse
Triangle exclamation pleinLa soutenance a eu lieu le 20/10/2023. Le document qui a justifié du diplôme est en cours de traitement par l'établissement de soutenance.
Auteur / Autrice : Chloé Dupuis
Direction : Jean-Luc AiderJean-Michel Peyrin
Type : Projet de thèse
Discipline(s) : Acoustique
Date : Inscription en doctorat le 14/10/2019
Soutenance le 20/10/2023
Etablissement(s) : Sorbonne université
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mécaniques, acoustique, électronique et robotique de Paris
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Physique et mécanique des milieux hétérogènes (Paris ; 1997-....)

Résumé

FR  |  
EN

Un nouvel enjeu en neurosciences consiste à structurer des réseaux de neurones en trois dimensions, tant pour fabriquer des modèles pour étudier le neurodéveloppement d'un point de vu fondamental que pour prédire l'efficacité de médicaments ciblant des maladies neurodégénératives. D'une part, à mi-chemin entre textit{in vitro} et textit{in vivo}, les organoides ont émergé comme nouveau modèle pour l'étude du développement embryonnaire mais aussi l'apparition de pathologies difficilement décelable par des méthodes de culture conventionnelles. D'autre part, de nouvelles méthodes d'ingénerie tissulaire innovantes apparaissent, comme la bio-impression, pour organiser et guider les cultures cellulaires en représentant plus fidèlement l'architecture que l'on peut trouver textit{in vivo}. En se basant sur la manipulation acoustique, le but de cette thèse était de créer des réseaux de neurones à la fois sous forme de spheroides concentriques ainsi que sous forme de feuillets figés dans un hydrogel et interfacés avec une barrière poreuse. Des sphéroides de neurones primaires murins, striataux et corticaux, ont été structurés et cultivés en lévitation acoustique sur plusieurs jours dans le but d’évaluer l’impact des ondes ultrasonores sur leur survie, leur différenciation et maturation. Des assembloides concentriques cortico-striataux ont ensuite été structurés et cultivés pour que leur topologie récapitule l’architecture de la voie cortico-striatale textit{in vivo}, notamment impliquée dans la maladie de Parkinson. En parallèle, un modèle de colonne corticale a été développé en figeant des neuroprogéniteurs sous forme de feuillets dans un hydrogel. Démontrant des capacités accrues de différentiation, les neurones ainsi structurés ont émis des prolongements axonaux capables de former des connections neuronales entre les différentes couches. Des barrières poreuses auto-assemblées ont également été interfacées avec les couches neuronales pour bloquer la migration cellulaire, constituant également une preuve de concept de la possibilité d'orienter les projections axonales afin de former un réseau neuronal fonctionnel. Enfin, l'activité calcique de réseaux de neurones primaires, cultivés en puce microfluidique, a été étudié dans les conditions particulières d'hyper et microgravité au cours de campagnes de vols paraboliques. La manipulation acoustique de sphéroides neuronaux en microgravité a également permis de montrer la pertinence des bioréacteurs acoustiques dans le cadre de la bioproduction dans l'espace.