Ce projet de recherche innovant et interdisciplinaire associe l’ingénierie des microsystèmes, la bioélectronique et la culture tissulaire afin de mettre au point un « organe sur puce », ou système microphysiologique (MPS), modélisant la contraction du muscle squelettique dans des conditions physiologiques et physiopathologiques. À partir de biopsies de muscle squelettique humain prélevées sur des cohortes de patients en bonne santé, le défi scientifique consiste à recréer in vitro un microtissu musculaire permettant de reproduire la complexité de la physiologie de cet organe. L'objectif à plus long terme est d'utiliser ce même dispositif chez des patients atteints d'une myopathie acquise associée à un dysfonctionnement organique*, et ainsi de comparer les deux états, du niveau moléculaire au niveau tissulaire.
Stage de deuxième année de master – 6 mois, de janvier à juin 2027. L'étudiant doit avoir une formation en biologie, plus particulièrement en biologie cellulaire (une expérience en culture cellulaire et en microscopie est un atout), ainsi qu'un intérêt pour la physique et l'électronique. Le projet nécessite que l'étudiant travaille au sein de deux laboratoires différents, en sachant s'adapter à la fois à une approche axée sur la physique et l'électronique et à son application à la recherche biologique.
Notre approche initiale consiste à modéliser un muscle annulaire (par exemple, un sphincter) afin de tester notre capacité à concevoir des moules en PDMS et à adapter l’intégration de technologies de capteurs et/ou d’actionneurs multiples et/ou multiparamétriques pour la surveillance de processus biologiques normaux puis pathologiques. Plus précisément, nous développerons des puits de culture en polymère à base de silicone (PDMS) à l’aide de dispositifs imprimés en 3D afin de créer des environnements de culture toroïdaux permettant de générer des modèles musculaires en forme de sphincter. Ces structures permettent la contraction musculaire autour du pilier central et la mesure de ces contractions par microscopie sous vide. Nous prévoyons d’enregistrer un phénomène de contraction homogène dans les cas sains et une désynchronisation de ce même phénomène dans la configuration pathologique.
Dans une deuxième phase, nous prévoyons d’intégrer dans ces puits de culture un réseau de micro-leviers, à l’instar de ceux développés par l’équipe de l’IES pour mesurer l’électrophysiologie interne des organoïdes. Ces micro-leviers sont également équipés de capteurs de flexion. À l’aide d’une disposition radiale des micro-leviers, placés dans un puits de culture toroïdal, nous prévoyons d’étudier la possibilité de stimuler et d’enregistrer l’activité électrique des sphincters ainsi que leurs contractions mécaniques.
L’étudiant(e) recruté(e) pour ces travaux participera aux techniques de culture cellulaire (isolement, différenciation et manipulation de fibroblastes et de myoblastes) afin de préparer des modèles de « tissu sur puce ». Il/elle participera également, en parallèle, au sein du laboratoire de l’IES, au développement de moules en PDMS pour modéliser des organoïdes selon des modèles prédéfinis (sphincter/microlevier). Enfin, cette période de six mois comprendra des premiers essais de stimulation électrique utilisant des technologies microfluidiques et des réseaux de microélectrodes (MEA) afin d’enregistrer les premières réponses de ces modèles cellulaires avancés.
Notre perspective à long terme repose sur une approche multi-organes visant à comprendre et à traiter les maladies systémiques ou inter-organiques, notamment par l’intégration d’autres tissus (par exemple, le tissu nerveux).