Photo par Université de Toronto

Dans la lutte contre la cardiopathie, la principale cause de décès au monde, permettre aux chercheurs d'en apprendre davantage sur l'efficacité et la toxicité des médicaments avant de mener des essais sur des sujets humains épargne argent et vies.

« La toxicité cardiaque est un gros problème et l'une des raisons pour lesquelles environ un tiers des médicaments échouent aux essais », affirme la Dre Milica Radisic, professeure à l'Université de Toronto et titulaire de la Chaire de recherche du Canada. Le laboratoire de la Dre Radisic, à l'Université de Toronto, a mis au point une technologie révolutionnaire appelée l'AngioChip (souvent désignée sous le nom de « cœur-sur-une-puce », « humain-sur-une-puce » ou « organe-sur-une-puce ») qui rivalise avec les travaux réalisés par des laboratoires semblables à l'étranger. La différence est que son équipe utilise des polymères et des cellules isolées pour recréer une vasculature complètement perméable aux petites et aux grosses molécules.

La technologie de l'« humain-sur-une-puce » mise au point à l'Université de Toronto recrée des tissus cardiaques vivants qui battent, en laboratoire

Voyez ces tissus cardiaques vivants qui contiennent des vaisseaux sanguins et battent régulièrement, tout comme un vrai cœur.

Avis de non-responsabilité : Ce lien mène à une vidéo externe qui n'est pas hébergée par le gouvernement de l'Ontario. Il est possible qu'aucune version française ou transcription ne soit disponible.

L'expertise de l'Université de Toronto en médecine et en ingénierie est la clé de cette percée

« Autrefois, on n'y parvenait qu'en utilisant des dispositifs qui écrasent les cellules entre des plaques de silicone et de verre, en employant des pompes et des conduites d'aspiration qui permettaient d'acheminer le sang aux tissus », ajoute la Dre Radisic. « Notre plateforme est très conviviale, compte tenu du fait que le secteur n'aime pas utiliser les pompes et les systèmes d'aspiration. » Son laboratoire a conçu la plateforme avec l'aide de Boyang Zhang, un ingénieur chimiste qui s'est joint à l'équipe en 2010.

L'Ontario est assurément l'un des cinq grands centres. Nous comptons parmi les meilleurs cliniciens, scientifiques et ingénieurs, tous au même endroit, et cela est exceptionnel.

– Dre Milica Radisic, professeure à l'Université de Toronto et titulaire de la Chaire de recherche du Canada

Docteur Milica Radisic, Université de Toronto
Dre Milica Radisic, Université de Toronto
Photo par Université de Toronto

« Notre objectif était de concevoir des tissus artificiels qui contenaient une composante essentielle, un réseau de vaisseaux sanguins, et la création de ce réseau s'est avérée un enjeu majeur dans le domaine », explique M. Zhang. Sa solution consistait à appliquer la microfluidique, une technologie utilisée pour manipuler et contrôler les fluides à l'intérieur de micro réseaux, en vue d'établir un système plus robuste pour produire des tissus organiques. « Nous avons adapté la technique de manière à permettre la fabrication d'un biomatériau, un polymère de synthèse qui constitue le support. Le matériau utilisé au départ n'était pas biodégradable et ne pouvait donc être implanté », précise-t-il. « L'absence de vasculature peut être acceptable lorsque l'on garde le tissu très petit, mais si l'on veut un muscle cardiaque plus épais et plus gros, qui servira par exemple à réparer un organe (un implant), on a alors vraiment besoin d'une vasculature pour acheminer l'oxygène et les nutriments aux tissus. »

L'Université de Toronto s'active afin de commercialiser la technologie innovante d'humain-sur-une-puce

Boyang Zhang, Université de Toronto
Boyang Zhang, Université de Toronto
Photo par Université de Toronto

« Nous sommes convaincus que personne ne peut cultiver du tissu cardiaque mature comme nous le pouvons. Cette croissance de tissu mature est importante, non seulement pour l'implantation, mais également pour les essais cliniques de médicaments. Plus le tissu se rapproche d'un tissu adulte, plus les résultats des essais sont précis », déclare M. Zhang. TARA Biosystems (en anglais seulement), une entreprise dérivée cofondée par M. Zhang, la Dre Radisic et des homologues de l'Université Columbia, commercialise leur technologie, qu'ils ont appelée « Biowire ».

« Les différentes plateformes présentent des avantages et des inconvénients, et de nombreux différents tissus peuvent être ciblés. En ce qui a trait aux cellules cardiaques, je pense que nous sommes largement en avance par rapport à nos concurrents », insiste M. Zhang. En outre, en matière de technologie médicale émergente qui devrait offrir d'excellentes possibilités, la concurrence ne manque pas. Ainsi, les équipes de recherche du monde entier, notamment à Boston, San Francisco, New York et aux Pays-Bas, font la course pour développer et commercialiser leur propre technologie.

« Actuellement, nous travaillons à intensifier le processus de production, ce que nous devrions réussir d'ici un ou deux ans tout au plus. À l'avenir, nous envisagerons aussi l'utilisation de cette technologie pour cultiver du tissu rénal, car la barrière des vaisseaux sanguins est très importante. » Bientôt, l'entreprise de M. Zhang et de la Dre Radisic sera en mesure d'établir un processus industriel pour mettre en place des dépistages de médicaments destinés aux sociétés pharmaceutiques.

« Pour moi, à court terme, les organes-sur-une-puce sont bien plus réalistes [que les tissus implantables] puisque vous pouvez faire croître un tissu, d'une maturité semblable à un tissu adulte, lui administrer un médicament et comprendre la toxicité et l'efficacité de ce dernier. Ces tissus ne remplaceront pas l'expérimentation sur les humains et les animaux, mais ils offriront un complément valable, car ils permettent de repérer les problèmes en temps réel. Lorsque vous observez un animal ou un humain qui prend un médicament, vous pourriez constater un effet systémique, mais la dissociation du mécanisme s'avère ardue. »

L'AngioChip continuera d'être développée en Ontario

« La recherche s'est amorcée ici, où nous recevons beaucoup de soutien de l'université et de la province de l'Ontario », déclare M. Zhang. Ce qui est plus important encore, explique la Dre Radisic, c'est que l'Ontario est demeuré à l'avant-plan de la médecine régénérative depuis que les professeurs de l'Université de Toronto ont démontré l'existence des cellules souches il y a plus de 50 ans. « On ne peut avoir recours à la biopsie pour obtenir des cellules cardiaques humaines provenant de patients puisqu'elles ne peuvent proliférer et croître en nombre suffisant; vous devez donc débuter avec des cellules souches », indique la Dre Radisic. « Nous nous appuyons sur le protocole et la collaboration du Dr Gordon Keller (en anglais seulement), directeur du centre McEwen de médecine régénérative. Il est l'une des premières personnes au monde qui a su comment effectuer la différenciation directe de cellules souches pluripotentes en tissu cardiaque. »

Renseignements supplémentaires sur les percées de la technologie médicale qui pourraient changer des vies réalisées en Ontario

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