Publié dans Biotech Info N° 445  du 3 Juin 2009

Le CEA Leti met au point l‘encapsulation micro-fluidique

 

Une nouvelle technologie est née au CEA Leti intéressant directement le diabète de type 1. L’idée : encapsuler des cellules pancréatiques ou des îlots de Langerhans pour les transplanter.

 « Un enjeu majeur de notre technologie est de diminuer les doses d’immunosuppresseurs lors des greffes» déclare Sophie Le Vot*, doctorante au sein du Laboratoire Composants Intégrés pour le Vivant (LCIV) du Département Micro Technologies pour la Biologie et la Santé / Service Bio System on Chip du CEA Leti**. Ainsi le projet qui s’inscrit dans la mouvance actuelle pour la microfluidique et l’engouement pour la manipulation de micro-volumes et micro-gouttes est-il mené en collaboration avec le CHU de Grenoble (Service du Dr Benhamou). « Les solutions jusqu’à présent disponibles pour réguler la glycémie reposent sur un traitement par injection sub-cutanée d’insuline ou une transplantation de pancréas, jumelée à une transplantation de rein et accompagnée d’un traitement immunosuppresseurs pour éviter le rejet de greffe » rappelle t-elle, pointant l’avantage de l’alternative apportée par l’encapsulation, notamment grâce à l’adaptation de la taille de la capsule à l’îlot.

 Une perméabilité sélective

Enjeu de la capsule en polymère biocompatible : assurer une barrière physique entre les îlots de Langerhans à l’intérieur et les cellules du système immunitaire à l’extérieur, mais avec une porosité adéquate afin de laisser pénétrer les nutriments tout en interdisant l’entrée des lymphocytes. «Or iI existe un facteur 10 entre la taille des petites molécules de glucose ou d’insuline et les grosses molécules du système immunitaire » explique Sophie Le Vot en révélant l’astuce de la perméabilité sélective grâce au biopolymère employé, composé à 80% d’alginates, et transféré dans un bain externe de cations (Ca2+) qui provoque la gélification des îlots.

Si au départ se posait le problème de disproportion entre grandes capsules et petits îlots, celui-ci est aujourd’hui résolu grâce au pré-tri par la taille des îlots et donc l’augmentation de leur concentration.

 Une technique automatisée ?

 Alors que les trois méthodes d’encapsulation (flux d’air co-axial, différence de potentiel, vibration) bloque sur le problème de l’automatisation, l’alternative par l’encapsulation des îlots permet elle de le dépasser. « Notre nouvelle technologie d’encapsulation micro-fluidique permet d’assembler 3 « composants » (le polymère, les îlots et l’huile) grâce à 3 entrées et via 3 canaux gravés en « T » dans le silicium, le flux d’îlots arrivant au milieu,  à 90° de l’arrivée de polymères et 90° de l’arrivée d’huile » explicite Sophie Levot. Les îlots de 50 à 400 um sont ainsi enrobés dans des capsules de 600 à 800um, or il s’agit d’encapsuler 10 000 îlots par kilo .d’individu, soit 500 000 capsules pour un individu de 50 kg. « Notre dispositif actuel offre un débit de 2000 capsules/mn mais pourrait atteindre 8000 capsules/mn » précise t-elle, soulignant que le débit de production est plus faible qu’avec une technique classique mais qu’il permet en revanche l’automatisation. Une solution pertinente serait donc l’utilisation de plusieurs systèmes micro-fluidiques en parallèle.

 

Au-delà de l’application pour le diabète, la technologie peut potentiellement être déclinée pour encapsuler toute cellule sécrétrice d’une hormone d’intérêt, telle la cellule PC12 productrice de dopamine et suggérant une application dans la maladie de Parkinson. Elle s’avère également séduisante pour l’encapsulation de cellules souches, avec l’avantage d’une perte de viabilité inférieure à 5%.

Le marché du diabète reste cependant pour l’heure le plus important et l’idée de l’implantation des capsules dans le foie semble judicieuse, de part l’importante vascularisation de ce dernier. Sur l’aspect optimisation du traitement des diabétiques, le couplage de la transplantation d’îlots et d’injection d’insuline permettrait de supprimer les pics d’hypo et hyperglycémie.

 

* Propos recueillis à l’occasion du Forum 4i, le  14 mai 2009 à Grenoble

**.Commissariat à l’Energie Atomique – Laboratoire d’Electronique et de Technologie de l’Information

 

Nathaly MERMET