Des supports 3D pour étudier la croissance des cellules intestinales

Tissu complexe, hautement structuré, l’intestin est organisé sous forme de cryptes et villosités dont le renouvèlement constant est assuré par les cellules souche intestinales. Des altérations de ces dernières sont à l’origine de la transformation tumorale et d’autres pathologies intestinales. L’étude des mécanismes impliqués dans la régulation et la maintenance des cellules souches intestinales est donc crucial.

A l’heure actuelle, les études in vitro sont limitées à des modèles 2D ou des systèmes 3D de types organoïdes qui ne récapitulent pas complètement l’architecture 3D, le microenvironnement et la compartimentation présents dans le tissu in vivo.

Dans ce contexte, nos chercheurs de l'équipe ELiA (Ingénierie pour les sciences du vivant) en collaboration avec le Laboratoire de biologie cellulaire et moléculaire du contrôle de la prolifération (LBCMCP - CBI) ont donc cherché à développer un nouveau modèle de culture microfabriqué en 3 dimensions d’épithélium intestinal.

Dans un premier temps, ils ont développé un nouveau biomatériau photosensible compatible avec la culture cellulaire. Ce matériau a ensuite été mis en forme par de nouvelles technologies d’impression 3D haute-résolution afin de créer des supports de culture reproduisant l’architecture de l’épithélium intestinal. Enfin, ils ont démontré que ces modèles 3D permettent la croissance de cellules de lignées colorectales pendant 21 jours et permettent la formation d’une monocouche cellulaire polarisée et organisée en 3 dimensions, qui favorise l’expression de marqueurs de l’épithélium intestinal différentié.

Ces systèmes de culture en 3D microfabriqués peuvent constituer une approche complémentaire aux organoïdes pour l’étude des cellules souches et de leur descendance in vitro. Ce modèle représente également une alternative intéressante aux tests animaux pour le développement de nouvelle molécules thérapeutiques.

De manière plus générale, cette étude, qui a fait l'oject d'un article publié dans le Journal Biomaterials, a permis de démontrer la faisabilité et l’intérêt de l’utilisation de l’impression 3D pour le développement de modèle de culture de topologie contrôlée. Même si ce champ de recherche en est encore à ses premiers pas, il devrait connaître un développement exponentiel dans les années à venir.

A gauche : support de culture imprimé en 3D.
A droite : Les cellules colorectales Caco-2 ont été ensemencées sur le support, cultivées pendant 21 jours, puis fixées et marquées. (Barre d’échelle = 50 µm)

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Contact chercheur : Laurent Malaquin, chargé de recherche LAAS-CNRS, responsable de l'équipe ELiA