Validation d'un microsystème hépatique dédié aux études pharmaco-toxicologiques

par Jean-Matthieu Prot

Thèse de doctorat en Bio-ingénierie, biomécanique, biomatériaux

Sous la direction de Cécile Legallais et de Éric Leclerc.

Soutenue en 2010

à Compiègne .


  • Résumé

    Dans ce travail, nous présentons les bénéfices d’un microsystème de culture cellulaire pour des études de pharmaco-toxicologie. Il permet avantageusement la culture cellulaire en mode dynamique au sein d’un confinement microstructuré. Dans nos travaux, nous montrons que ces conditions maintiennent les fonctions et améliorent les performances des cellules hépatiques par rapport à des résultats obtenus en boîte de Petri. Afin de démontrer l’intérêt du microsystème, nous illustrons son potentiel via deux exemples d’applications. Dans la première application relative à l’interprétation mécanistique des processus de toxicité, nous avons traité au paracétamol des cellules hépatiques. Les cellules cultivées en microsystème révélèrent mieux le mécanisme toxique de ce produit du fait de la synthèse de son métabolite actif : le Napqi. De plus, l’analyse des voies biologiques au niveau transcriptomique et protéomique affectées par le traitement confirma la pertinence du microsystème de par leur similitude avec les perturbations observées in vivo. Dans la seconde application, relative aux études de pharmacocinétique, nous avons utilisé notre microsystème avec des hépatocytes primaires humains exposées à un cocktail de molécules spécifiques des enzymes du métabolisme des médicaments. L’activité de biotransformation est apparue supérieure lorsque les hépatocytes furent cultivés dans notre microsystème par rapport à un contrôle en boite multipuits. Ainsi, par ces deux approches, nous avons montré la pertinence de notre microsystème pour son utilisation dans des études de toxicologie prédictive et de pharmaco-toxicologie.


  • Résumé

    In this work, we present a new cell culture device for pharmacological and toxicological studies. The device is a microsystem developed in the biomechanic and bioengineering group of the UTC. It permits dynamic cell culture in a microenvironment configuration. We show that hepatic cells cultivated in such devices maintained liver specific functions when compared to classical well plates. To illustrate the microsystem potential, two examples of applications were presented. In the first example the cells are treated by acetaminophen (APAP). The microsystem reflects the specific toxic mechanism when compared to the conventional method, especially via the Napqi biosynthesis. Furthermore, the transcriptomic and proteomic analysis of the APAP treatment illustrated the potential of microsystem in predictive toxicology due to the similarity of the biological processes affected by the treatment in the microsystem when compared to in vivo studies. In a second example, we analysed the biotransformation capacity of primary human hepatocytes in the frame of pharmaceutical investigations. For that purpose, we exposed the hepatocytes to a cocktail of specific probes of the key enzymes of the drug metabolism. We found a higher biotransformation activity in the microsystem compared to the traditional culture method. Thus, both examples highlight the relevance of our microsystem in the frame of the development of alternative methods in predictive toxicology and ADME-Tox studies.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (202 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 218 réf.

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  • Bibliothèque : Université de Technologie de Compiègne. Service Commun de la Documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2010 PRO 1897
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