Tests de médicaments : une puce pour remplacer l’expérimentation animale

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Composée de cellules de différents organes, cette puce reproduit un organisme humain et a été conçue pour évaluer les effets systémiques des molécules pharmaceutiques et la tolérance des cosmétiques sur la peau.

"Notre système est un mini-organisme qui reproduit un être humain à l’échelle de 1: 100 000" explique le Dr Frank Sonntag de l'Institut Fraunhofer, à Munich, en Allemagne, qui a mis au point avec son équipe ce dispositif qui tient dans l'équivalent d'une pièce d'un euro. Son but : tester les médicaments et les cosmétiques sans recourir à l’expérimentation animale, éthiquement discutable et physiologiquement différente du métabolisme humain.

 Cette puce reproduit un organisme humain à l'échelle 1:100 000. Fraunhofer IWS

Pour évaluer l’efficacité et les effets secondaires d’une substance, il faut pouvoir  apprécier son impact sur un organisme entier et pas seulement sur sa cible cellulaire. En effet, comme le souligne Frank Sonntag : "la plupart des médicaments agissent de façon systémique, c’est-à-dire sur l’organisme dans son ensemble. Les processus métaboliques qu’ils induisent peuvent générer des substances toxiques qui créent des dommages sur différents organes". D’où la nécessité de disposer d’un organisme vivant, les animaux en l’occurrence,  pour réaliser les premiers essais.

Grâce à cette nouvelle puce, les chercheurs espèrent s’affranchir de cette nécessité. L’idée est de recréer un organisme humain miniature en collant au plus près à la réalité biologique. Sur la puce sont donc disposées des petites quantités de cellules issues des différents organes du corps et reliées entre elles par de minuscules canaux représentant les vaisseaux sanguins dans lesquels circule un liquide nutritif, comme le ferait le sang, propulsé par une mini-pompe.

Ce concept d’associer différentes lignées cellulaires reliées par des canaux n’est pas nouveau. Toutefois grâce à la microfluidique, qui concerne les dispositifs dont la dimension est inférieure au micromètre, les ingénieurs sont parvenus à un niveau de miniaturisation inédit. Autre atout : la micropompe avec un débit de 0,5 microlitres par seconde mime réellement le fonctionnement du cœur et assure un flux constant (de liquide nutritif) aux cellules. Une caractéristique essentielle car « certains processus physiologiques ne se déclenchent que s’ils sont stimulés par un flux ou un courant » explique Frank Sonntag.

Sur la puce, les scientifiques peuvent intégrer différents types cellulaires en fonction de la substance à évaluer et de sa cible. Les échantillons utilisés pour les premiers essais appartiennent ainsi à des individus homme et femme de différentes ethnies. La molécule à tester est introduite dans le système comme elle le ferait dans l'organisme. Un médicament absorbé au niveau de l'intestin sera ainsi inoculé à l'échantillon de cellules d'entérocytes. S'il est habituellement injecté, l'administration se fera directement dans les micro-canaux.

Les chercheurs ont également développé une puce composée uniquement de cellules de la peau à destination de l’industrie cosmétique, qui utilise déjà en partie des cultures tissulaires.

Ce nouveau système n’a pas encore était utilisé dans le cadre du développement d’un nouveau médicament. Il est toujours en phase de contrôle mais il augure de nouvelles méthodes qui seront à disposition de l’industrie pharmaceutique et de la recherche médicale. A ce titre, il a été distingué par l’Animal Safety Research Prize, qui récompense les innovations qui offrent des alternatives à l’expérimentation animale.


Sciences et avenir 3/2/2015