Lieu : Centre Broca
Ihssane Idrissi
Équipe : Imagerie quantitative de la cellule (Sibarita)
IINS
Titre
Développement d’un test toxicologique utilisant des modèles cellulaires 3D et un criblage à haut contenu basé sur la technologie soSPIM
Résumé
Les atteintes hépatiques induites par les médicaments (drug-induced liver injury, DILI) constituent l’une des principales causes de retrait de molécules thérapeutiques, soulignant l’urgence de développer des tests in vitro prédictifs et physiologiquement pertinents. Les cultures cellulaires tridimensionnelles (3D) se sont imposées comme des modèles prometteurs pour le criblage de médicaments et les tests de toxicité, car elles reproduisent plus fidèlement l’architecture et les fonctions tissulaires que les systèmes bidimensionnels (2D) conventionnels. Toutefois, leur intégration dans des approches de criblage à haut contenu (HCS) reste limitée par plusieurs défis majeurs, notamment la standardisation et la parallélisation des cultures, la réduction des manipulations entre les étapes de culture et d’imagerie, ainsi que le développement de méthodes d’imagerie capables de capturer des volumes 3D complets à grande vitesse, avec un photoblanchiment et une phototoxicité minimale, tout en restant compatibles avec les exigences du HCS.
Cette thèse vise à établir un pipeline HCS dédié aux tests d’hépatotoxicité, reposant sur la combinaison de sphéroïdes hépatiques HepaRG, de dispositifs microfabriqués JeWells, de la microscopie à feuille de lumière à objectif unique (soSPIM) et d’outils d’analyse dédiés. L’architecture soSPIM, basée sur des miroirs intégrés à 45°, permet une imagerie 3D rapide et faiblement phototoxique. Combiné aux dispositifs JeWells, constitués de réseaux de cavités pyramidales tronquées, ce système permet la culture parallélisée et l’imagerie standardisée de centaines d’échantillons 3D sur une seule puce, tout en fournissant des mesures morphologiques quantitatives à l’échelle de l’organoïde individuel.
À titre de preuve de concept, nous avons modélisé la cholestase médicamenteuse sur des sphéroïdes HepaRG âgés de 7 jours, cultivés dans des dispositifs JeWells. Les sphéroïdes ont été exposés à des composés de référence, dont la chlorpromazine et l’indométacine, puis imagés sur la plateforme soSPIM-HCS après immunomarquage, et analysés pour des marqueurs nucléaires, cytosquelettiques et de transporteurs hépatobiliaires. Nous avons démontré la capacité de cette plateforme à détecter à la fois des altérations morphologiques et des déficits fonctionnels caractéristiques de la cholestase dans des organoïdes hépatiques.
Dans l’ensemble, ce travail établit un cadre méthodologique intégrant culture 3D standardisée, imagerie 3D avancée et analyse automatisée dans un pipeline unique dédié à l’évaluation de l’hépatotoxicité. Au-delà de l’étude de la cholestase, cette plateforme ouvre la voie à de plus larges applications des tests basés sur les organoïdes 3D en pharmacologie et en toxicologie.
Mots-clés : microscopie à feuille de lumière, sphéroïdes HepaRG, criblage à haut contenu, hépatotoxicité, cholestase, analyse quantitative d’images.
Jury
Jean-Baptiste Sibarita – Ingénieur de Recherche, Université de Bordeaux, CNRS – Directeur de Thèse
Charlotte Rivière – Directrice de Recherche, Université de Lyon, CNRS – Rapporteure
Corinne Lorenzo – Ingénieure de Recherche, Université de Toulouse, CNRS – Rapporteure
Pierre Nassoy – Directeur de Recherche, Université de Bordeaux, CNRS – Examinateur
Pascale Roux – Lab Manager, Sanofi – Invitée
Rémi Galland – Chargé de Recherche, Université de Bordeaux, CNRS – Invité