Modélisation standardisée des neuropathologies sur puce grâce à une plateforme multimodale d’analyses multiplexée
Modélisation standardisée des neuropathologies sur puce grâce à une plateforme multimodale d’analyses multiplexée
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Original abstract
Les recherches sur les réseaux neuronaux ont révélé leur importance dans les fonctions cognitives et dans la pathogenèse des maladies neurodégénératives, neurodéveloppementales et psychiatriques. Parmi eux, le réseau cortico-striatal joue un rôle central dans divers processus cognitifs et son altération est impliquée dans de nombreuses neuropathologies, telles que la maladie de Parkinson ou les troubles du spectre autistique. Ce réseau se distingue par des projections corticales unidirectionnelles qui connectent de manière spécifique les régions du striatum, formant une organisation topographique complexe. Cependant, l’étude des réseaux neuronaux humains est principalement limitée aux techniques de neuro-imagerie, qui offrent une vision indirecte des mécanismes sous-jacents à l’origine des altérations physiologiques ou pathologiques. De plus, les modèles actuels présentent des limitations. Les modèles in vivo permettent d'observer des modifications dans un environnement physiologique, mais ils sont peu adaptés à l’exploration des mécanismes cellulaires précis, difficiles d’accès, et posent des questions éthiques. Quant aux modèles in vitro, ils peinent à reproduire la complexité architecturale et fonctionnelle des réseaux neuronaux, notamment la topographie et les interactions dynamiques, réduisant ainsi leur pertinence. Les organes-sur-puce, notamment les cerveaux-sur-puce, offrent une solution prometteuse à ces limitations. Ces dispositifs microfluidiques permettent de recréer la micro-architecture des organes dans un environnement contrôlé, simulant certaines fonctions biologiques avec une grande précision. Ils offrent une nouvelle plateforme pour étudier les mécanismes neuronaux complexes liés aux pathologies humaines. Aujourd’hui, les cerveaux-sur-puce atteignent un stade de maturité suffisant pour modéliser les réseaux neuronaux in vitro, et bien que certaines études aient reproduit des réseaux corticaux, la topographie spécifique du réseau cortico-striatal n'a pas encore été pleinement explorée. Le premier objectif de cette thèse est donc de développer un modèle de cerveau-sur-puce capable de reproduire cette topographie unique. Ce modèle permettra d’explorer la topographie du réseau cortico-striatal dans des contextes pathologiques, tels que les troubles neuro-développementaux, et d’ouvrir de nouvelles perspectives pour l’étude des mécanismes sous-jacents de ces pathologies. Ce travail répond à un besoin crucial en fournissant un outil innovant pour l’étude des réseaux neuronaux, jusque-là difficilement accessible. Parallèlement, la démocratisation de la technologie des organes-sur-puce est encore entravée par certains défis techniques. Bien que cette technologie soit en phase de maturation, il reste nécessaire de la rendre plus accessible. Le second objectif de cette thèse, réalisée en partenariat avec l'entreprise Fluigent dans le cadre d’une CIFRE, est de développer une machine microfluidique autonome capable de gérer de manière multiplexée le modèle de cerveau-sur-puce précédemment mentionné. Cette machine devra être versatile, compatible avec les équipements analytiques déjà utilisés en laboratoire et en industrie, tout en garantissant des résultats robustes et reproductibles. En développant cette plateforme, l'objectif est de faciliter l’adoption des organes-sur-puce par la communauté scientifique en standardisant et simplifiant leur utilisation