Des échafaudages tridimensionnels pour la culture cellulaire

Résultat scientifique
Micro et nanotechnologies

La culture in vitro de cellules est souvent limitée à des supports 2D qui ne reproduisent pas les conditions naturelles. Des chercheurs des laboratoires LAAS-CNRS et Tonic ont conçu des échafaudages avec une précision submicrométrique pour cultiver les cellules sur trois dimensions. Ils ont également mis au point les procédés d’imagerie nécessaires pour l’analyse et le suivi de leur croissance. Ces travaux sont publiés dans la revue Small.

Dans le cerveau humain, les cellules neuronales s’organisent en trois dimensions selon des architectures essentielles à leur fonctionnement. Or la plupart des modèles in vitro utilisés en neurosciences se servent de supports 2D, qui n’offrent pas les conditions physiologiques de prolifération. Des chercheurs du Laboratoire d’analyse et d’architecture des systèmes (LAAS-CNRS) et du Toulouse NeuroImaging Center (Inserm/Université Toulouse III) ont donc proposé de coloniser des échafaudages 3D avec des cellules neuronales.


Grâce à l’impression 3D par écriture laser directe, ils ont obtenu des architectures de 300 micromètres de côté, semblables à des structures cristallines poreuses et conçues avec un polymère photosensible. Ces échafaudages ont fourni des conditions propices à une invasion de cellules de neuroblastome de souris, choisies pour leur croissance rapide et leurs nombreuses analogies avec les neurones. Elles ont d’ailleurs formé de longues extensions neuritiques, d’environ 60 micromètres, branchées dans les trois dimensions de l’espace.


L’échafaudage constitue ainsi un microenvironnement favorable à la croissance, la caractérisation et l’étude des cellules. Les chercheurs ont en parallèle travaillé la question de l’imagerie. En effet, toutes les techniques ne permettent pas d’observer le comportement des cellules jusqu’au cœur des échafaudages. En plus du microscope électronique à balayage, ils ont donc couplé la microscopie à feuille de lumière et l’imagerie confocale multiphotonique. Les microenvironnements obtenus, appelés bioartéfacts, pourraient servir à long terme d’implants médicaux pour des applications de régénération tissulaire. Les chercheurs testent à présent de nouveaux polymères pour l’impression 3D, en quête de matériaux encore plus biocompatibles et biodégradables.


© LAAS

Schéma de l'environnement de culture cellulaire 3D et échafaudage 3D fabriqué par écriture laser directe (image acquise avec un microscope électronique à balayage).
© LAAS 

Architecture 3D colonisée par des cellules N2A imagées par microscopie confocale multiphotonique. L'encart représente la formation d'extensions neuritiques (rouge) autour des microstructures fabriquées (vert).

Références :

Multiphoton Direct Laser Writing and 3D Imaging of Polymeric Freestanding Architectures for Cell Colonization Authors
Accardo A, Blatché MC, Courson R, Loubinoux I, Thibault C, Malaquin L, Vieu C.
Small, Volume 13, Issue 27 (2017), 1700621 
DOI: 10.1002/smll.201700621

Contact

Angelo Accardo
Chercheur
Communication INSIS