LIVERSOC: une sinusoïde hépatique perfusée sur puce. Modèle microphysiologique pour étudier le rôle de la mécanique sur les cellules endothéliales du foie.

LIVERSOC: a perfused liver sinusoid on chip. Microphysiological model to study the role of mechanics on the liver endothelial cells.

• Auteur / Autrice : Brenda Nieto rivera
• Direction : Mathieu Hautefeuille
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et développement
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2023
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie du Développement
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Processus dynamiques et multi-échelles de l'organisation spontanée dans la morphogenèse tissulaire

Mots clés

Mots clés libres

Mécanobiologie

Cellules endothéliales sinusoïdales hépatiques

Sinusoïde hépatique

Cellules souches pluripotentes humaine

Organes sur puce

Mechanobiology

Liver sinusoidal endothelial cells

Hepatic sinusoid

Human pluripotent stem cells

Organ-on-chip

Résumé

Le projet LIVERSOC vise à construire une sinusoïde hépatique multicellulaire et perfusable sur une puce à l'aide de cellules souches pluripotentes humaines (hPSC). Le dispositif in vitro physiologiquement pertinent comprendra un contrôle précis des paramètres mécaniques connus pour influencer le phénotype et la fonction des cellules hépatiques afin d'identifier les conditions optimales qui aident à préserver un phénotype fonctionnel semblable à un tissu pendant au moins 7 jours en co-culture. Les cellules endothéliales sinusoïdales hépatiques dérivées de cellules souches pluripotentes humaines (scLSEC) seront guidées vers la formation de microvaisseaux qui seront perfusables, à l'intérieur d'une puce microfluidique. Le mécanisme de différenciation des scLSECs sera analysé, pour étudier comment les paramètres de contrôle microenvironnementaux l'influencent, dans le but général de promouvoir et de préserver la perméabilité de la lumière et la fonction sinusoïdale. L'architecture du microvaisseau sera en effet organisée dans les bonnes conditions de mécanique matricielle, de pression luminale et de contrainte d'écoulement de cisaillement à l'intérieur du microvaisseau. Ensuite, les hépatocytes seront mis en co-culture en contact étroit avec les LSECs pour améliorer les conditions de culture favorisant la mise en place d'un système microphysiologique de type sinusoïde plus complet. Nous proposons de développer un capillaire sinusoïdal hépatique perfusé incorporant des populations de scLSEC différenciées sur une puce à 2 canaux pour étudier les effets de stimuli mécaniques sur le devenir et les fonctions des LSEC et des hépatocytes dans un système de co-culture microphysiologique. Ainsi, nous nous attendons à ce que le dispositif conçu puisse offrir : (i) une préservation prolongée des phénotypes des hépatocytes et des LSEC, (ii) une interférence intercellulaire, (iii) une analyse, de manière découplée, de l'influence de trois facteurs physiques critiques des indices supposés avoir un impact sur la différenciation et l'architecture morphofonctionnelle de la sinusoïde (rigidité de la matrice, contrainte de cisaillement de l'écoulement et pression luminale).

The LIVERSOC project aims at constructing a multicellular, perfusable liver sinusoid on a chip using human Pluripotent Stem Cells (hPSCs). The physiologically-relevant in vitro device will include precise control of the mechanical parameters known to influence the phenotype and function of liver cells in order to identify the optimal conditions that help preserve a tissue-like functional phenotype for at least 7 days in co-culture. Human Pluripotent Stem-Cell-Derived liver sinusoidal endothelial cells (scLSECs) will be guided towards the formation of microvessels that will be perfusable, inside an engineered microfluidic chip. The scLSECs differentiation mechanism will be analyzed, to study how the microenvironmental control parameters influence it, towards the general goal of promoting and preserving lumen permeability and sinusoidal function. The microvessel architecture will indeed be organized under the right conditions of matrix mechanics, luminal pressure and shear flow stress inside the microvessel. Then, hepatocytes will be placed in co-culture in close contact with the LSECs to improve the culture conditions favoring the establishment of a more complete, sinusoid-like microphysiological system. We propose to develop a perfused liver sinusoid capillary incorporating populations of differentiated scLSECs on a 2-channel chip to study the effects of mechanical stimuli on the fate and functions of LSECs and hepatocytes in a microphysiological co-culture system. Thereby, we expect that the engineered device can offer: (i) a prolonged preservation of the phenotypes of hepatocytes and LSECs, (ii) intercellular cross-talk, (iii) analysis, in a decoupled fashion, of the influence of three critical physical cues thought to impact the differentiation and morphofunctional architecture of the sinusoid (matrix stiffness, flow shear stress and luminal pressure).