Développement d'un dispositif microfluidique dynamique en 3D de cellules bêta pancréatiques et d'adipocytes pour modéliser les communications multi-organes au cours du développement du diabète de type 2

Developing a 3D dynamic microfluidic device of pancreatic beta cells and adipocytes to modelize multi-organ crosstalks during type 2 diabetes development

• Auteur / Autrice : Leonid Pliner
• Direction : Jean-Sebastien Annicotte
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie - MED
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2020
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École graduée Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Facteurs de risque et déterminants moléculaires des maladies liées au vieillissement (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Molecular and cellular pathophysiology of metabolic diseases

Mots clés

Mots clés libres

Microfluidiques

Cellules bêta pancréatiques

Diabète de type 2

Biocapteur

Biomatériau

Matrice extracellulaire

Microfluidics

Pancreatic beta cells

Diabetes type 2

Biosensor

Biomaterial

Extracellular matrix

Résumé

Le diabète de type 2 (DT2) est caractérisé par une glycémie élevée et se développe en raison d'une dysfonction des cellules bêta pancréatiques et d'une masse inadéquate face à la résistance périphérique à l'insuline. La perte de masse et de fonction des cellules bêta joue un rôle majeur dans la pathogenèse du DT2. Diminuer la perte de cellules bêta représente une voie nouvelle et originale vers des traitements alternatifs du DT2. Bien que plusieurs études aient rapporté un effet délétère des tissus périphériques - y compris le tissu adipeux - sur la masse et la fonction des cellules bêta, les mécanismes moléculaires précis et dynamiques sous-tendant le dysfonctionnement des cellules bêta lié à la communication avec d'autres organes métaboliques dans le déclenchement du DT2 restent peu connus. La progression de la maladie est due à la perturbation de la communication homéostatique de plusieurs organes. Cependant, les approches actuelles telles que l'expérimentation animale ne permettent pas de définir précisément comment les organes communiquent et quelles sont les conséquences de telles interactions sur la physiologie et la physiopathologie. Ainsi, le développement de modèles in vitro originaux capables de récapituler les communications entre les organes permettra d'identifier de nouvelles voies pour proposer des traitements originaux du diabète. Le développement d'approches alternatives à l'expérimentation animale est également renforcé par la règle des 3R (Remplacer, Réduire, Raffiner) de la Commission européenne (Directive 2010/63 / UE) régissant l'utilisation des animaux. Dans ce projet de thèse intitulé «Développement d'un dispositif microfluidique dynamique 3D de cellules bêta pancréatiques et d'adipocytes pour modéliser les communications croisés multi-organes lors du développement du diabète de type 2» (Micro3DBeta), nous irons au-delà de ces défis en développant des approches multidisciplinaires et intersectorielles et mettrons en place des plateformes microfluidiques dédiées à l'analyse spécifique de la communication des organes dans le cadre du DT2. Ces études seront menées au sein de l'unité de recherche INSERM U1283/CNRS UMR8199 de l'Institut européen de génomique du diabète, à l'Institut d'électronique, de microélectronique et de nanotechnologies (IEMN), et en étroite collaboration avec notre partenaire privé HCS Pharma, tous situés à Lille (Nord de la France), ville très active et attractive. À l'intersection de Bruxelles, Paris et Londres, la ville compte une université de 70 000 étudiants.

Type 2 Diabetes (T2D) is characterized by permanent high blood glucose levels and develops due to inadequate pancreatic beta cell function (i.e. insulin secretion) and mass (i.e. decreased proliferation or increased senescence) in the face of peripheral insulin resistance. The loss of beta cell mass and function is thought to play a major role in the pathogenesis of T2D. Counteracting beta cell loss represents a new and original path towards alternative treatments for T2D. Albeit several studies have reported a deleterious effect of peripheral tissues - including adipose tissue - on beta cell mass and function, the precise and dynamic molecular mechanisms underlying organ crosstalk- related beta cell dysfunction in triggering T2D remain uncovered. It is well known that disease progression is due to the disruption of the homeostatic crosstalk of multiple organs. However, the current approaches such as animal experiments do not allow to precisely define how organs communicate and what are the consequences of such interactions in physiology and disease. Thus, there is an urgent need for the development of advanced in vitro models that can recapitulate organ crosstalks and organoid complexity with the potential to identify new paths to propose original treatments for Diabetes. The development of alternative approaches to animal testing is also strengthened by the 3Rs rule (Replace, Reduce, Refine) of the European commission (Directive 2010/63/EU) governing animal use. In the PhD project entitled “Developing a 3D dynamic microfluidic device of pancreatic beta cells and adipocytes to modelize multi-organ cross-talks during type 2 diabetes development” (Micro3DBeta), we will go beyond these challenges by developing multi-disciplinary and intersectoral approaches to implement microfluidic platforms dedicated to the specific analysis of the organ cross-talk in the context of T2D. This research project will be co-supervised by experts in T2D research, micro/nanotechnologies and organoid development. These studies will be conducted in the Research Unit CNRS UMR8199 at the European Genomic Institute for Diabetes, in the Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologies (IEMN), and in close collaboration with our private partner HCS Pharma. Our research centers are all located in Lille (Northern France), a very active and attractive city. At the intersection of Brussels, Paris, and London, the city has a University of 70,000 students.