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En direct des laboratoires de l'institut de Chimie

 

Un laboratoire sur puce pour produire des plaquettes sanguines

Les plaquettes sanguines sont des cellules indispensables à la coagulation du sang. L’augmentation croissante des besoins en plaquettes encourage les chercheurs à envisager des sources complémentaires au don du sang. Une équipe associant physico-chimistes, biologistes(1) et la start-up PlatOD(2) a développé un dispositif microfluidique qui produit en quelques heures une grande quantité de plaquettes sanguines. Leur secret ? Une forêt de micropiliers, qui fragmente de très grosses cellules appelées mégacaryocytes en plaquettes. Son fonctionnement, beaucoup plus efficace que tous les dispositifs à l’étude aujourd’hui, est décrit dans la revue Scientific Reports.

 


Un laboratoire sur puce pour produire des... par CNRS

 

Les plaquettes sanguines sont des cellules dépourvues de noyau permettant d’arrêter ou d’empêcher les hémorragies. Aujourd’hui, la seule source existante est la transfusion de plaquettes provenant de dons du sang, dont les besoins continuent d’augmenter en raison des effets indésirables des chimiothérapies et des transplantations de moelle osseuse. Les plaquettes sont aussi difficiles à conserver, contrairement aux globules rouges, ce qui nécessite que les plaquettes soient transfusées dans les 5 jours après le don du sang. 

Dans l’organisme, les plaquettes se forment à partir de mégacaryocytes, de grosses cellules contenues dans la moelle osseuse. Celles-ci migrent jusqu’à la paroi des capillaires qui irriguent la moelle et sous l’effet de l’écoulement du sang, leur cytoplasme se fragmente pour donner naissance aux plaquettes sanguines. Les écoulements microfluidiques sont particulièrement adaptés pour étudier des phénomènes à l’échelle micrométrique de la cellule. Les spécialistes de ce domaine en pleine expansion se sont penchés sur la production de plaquettes en tentant de mimer leur production naturelle. Jusqu’ici, les dispositifs développés ne produisaient que de faibles quantités, ne permettant pas une caractérisation biologique approfondie.

En travaillant dans un consortium rassemblant des scientifiques du secteur académique1 (physico-chimistes du CNRS, de l’ESPCI et de l’UTC, biologistes et médecins des l’Universités Paris Descartes et Paris Diderot et de l’Inserm) et coordonné par une start-up innovante(2) issue du secteur de la biologie des plaquettes, ces équipes ont développé un laboratoire sur puce microfluidique qui permet de produire en quelques heures une grande quantité de plaquettes sanguines. Leur puce est constituée d’un canal décoré d’une forêt de micropiliers (Figure 1). Les mégacaryocytes perfusés adhèrent aux piliers grâce à une protéine de la paroi du vaisseau sanguin qui recouvre la surface des micropilliers et qui reconnaît spécifiquement la membrane des mégacaryocytes. Les cellules ainsi piégées dans l’écoulement sont exposées aux forces hydrodynamiques qui favorisent leur élongation et leur fragmentation en plaquettes. Les scientifiques ont pu observer la réorganisation du cytosquelette des mégacaryocytes qui prennent la forme de colliers de perles (Figure 2). Le cytoplasme se coupe alors sous l’action de l’écoulement en libérant régulièrement des plaquettes dans le flux de la perfusion.
Au cours de ces premiers essais, les chercheurs ont produit des plaquettes en quantité suffisante pour permettre leur caractérisation biologique. Ils ont montré que les plaquettes n’étaient pas activées à la sortie de ce petit bioréacteur mais qu’elles étaient sensibles à une activation chimique et semblaient donc à même de remplir leur fonction anti-hémorragique chez un receveur.

Avec une source plus importante de mégacaryocytes et une puce de plus grande capacité, ces travaux ouvrent la voie à la production de plaquettes sanguines in vitro à grande échelle et ainsi à de nouvelles possibilités d’apport de plaquettes que celui des dons du sang. De nombreuses études restent cependant à mener : tout d’abord, l’administration à l’animal puis des essais cliniques d’ici quelques années.

 

 (1) Laboratoire Gulliver (CNRS/ESPCI), Laboratoire de Biomécanique et Bioingénierie (CNRS/UTC),  Laboratoire d’Innovations Thérapeutiques en hémostase (IThEM) (Inserm/Université Paris Descartes), Laboratoire de recherche vasculaire translationnelle (Inserm/Université Paris Diderot).

(2) www.platod.fr, Paris.

 

reyssat

Figure 1 : Principe du dispositif expérimental. La solution de mégacaryocytes est perfusée dans un microcanal rempli d’une forêt de micropiliers. Grâce à une interaction spécifique entre une protéine qui recouvre la paroi des micropiliers et la membrane des mégacaryocytes, les cellules sont piégées dans l’écoulement microfluidique et se réorganisent sous l’effet de l’écoulement, jusqu’à leur fragmentation et la production de plaquettes [1].

 

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Figure2 : Déformation d’un mégacaryocyte sous l’action d’un écoulement dans une chambre microfluidique garnie d’une forêt de micro-piliers. Le mégacaryocyte prend la forme d’un collier de perle avant de se fragmenter et de libérer régulièrement des plaquettes dans le flux de la perfusion. La flèche indique le sens de l’écoulement. ©Gulliver et PlatOD

 

Référence

Antoine Blin, Anne Le Goff, Aurélie Magniez, Sonia Poirault-Chassac, Bruno Teste, Géraldine Sicot, Kim Anh Nguyen, Feriel S. Hamdi, Mathilde Reyssat & Dominique Baruch

Microfluidic model of the platelet-generating organ: beyond bone marrow biomimetics

Scientific Reports 22 février 2016
doi:10.1038/srep21700

 

Contact chercheur

Mathilde Reyssat, Laboratoire Gulliver - Paris

Courriel : mathilde.reyssat@espci.fr

T 01 40 79 51 61

 

Contacts institut

Christophe Cartier dit Moulin, Jonathan Rangapanaiken

 

17mai 2016

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