Vascularisation d’ilots pancréatiques sur puce microfluidique pour le suivi du diabète de type 1

Résumé :

Le diabète de type 1 est une maladie auto-immune caractérisée par la destruction des cellules βpancréatiques. Bien que la transplantation d’îlots de Langerhans puisse restaurer une sécrétion endogène d’insuline chez certains patients, son efficacité à long terme reste limitée par la perte du greffon, une revascularisation insuffisante, l’hypoxie, l’inflammation et le rejet immunitaire. Un enjeu majeur est donc de développer des modèles humains in vitro capables de reproduire le microenvironnement des îlots pancréatiques, notamment leur niche vasculaire.

L’objectif de cette thèse était de développer des modèles humains vascularisés et perfusables d’îlots pancréatiques compatibles sur la puce microfluidique serpentin précédemment développée. Premièrement, des organoïdes pancréatiques multicellulaires pré-endothélialisés, appelés Langerhanoïdes, ont été générés à partir de cellules EndoCβH5 ou d’îlots humains dissociés, associés à des cellules endothéliales et stromales. Leur structure 3D, la sécrétion d’insuline, le développement d’un réseau endothélial endothéliales avec le microenvironnement et la perfusion sur la puce microfluidique serpentin ont été évalués. Concernant les Langerhanoïdes, les résultats ont montré que l’identité et la proportion des cellules stromales influençait fortement la compaction des Langerhanoïdes et l’intégration des cellules endothéliales.

Dans un deuxième temps, un gel à base de lysat plaquettaire humain (hPLG) a été développé afin de fournir un microenvironnement bioactif, sans composant xénogénique, capable de soutenir le développement d’un réseau endothélial et la survie des cellules endocrine. Cependant, les propriétés mécaniques d’hPLG a limité son utilisation sur puce. Ainsi, un gel hybride associant lysat plaquettaire humain et fibrine humaine a donc été développé afin d’améliorer les propriétés mécaniques du gel en conservant ses propriétés pro-angiogéniques et cytoprotectrices.

Ce travail met en évidence le potentiel, mais aussi les défis, associés au développement de modèles pancréatiques perfusables. La formation d’un réseau endothélial a été obtenu, mais la perfusion intratissulaire reste dépendante de la composition cellulaire, des propriétés mécaniques des gels et du design de la puce. Ces modèles sont prometteurs pour étudier les interactions endocrines–vasculaires, le recrutement immunitaire, les réponses aux traitements, la transplantation d’îlots et la médecine personnalisée dans le diabète de type 1​. ​​​​