Shields:<\/strong> Mon laboratoire se concentre sur l'ing\u00e9nierie des syst\u00e8mes de particules pour la biom\u00e9decine. Nous \u00e9tudions des applications telles que la biod\u00e9tection et l'administration de m\u00e9dicaments. Nous nous sommes r\u00e9cemment int\u00e9ress\u00e9s \u00e0 la mani\u00e8re dont ces particules interagissent avec les cellules immunitaires et, plus particuli\u00e8rement, \u00e0 la mani\u00e8re dont les cellules immunitaires peuvent faciliter le transport et le fonctionnement de ces particules. Nous avons d\u00e9couvert que les particules ont un impact significatif sur les cellules immunitaires, ce qui nous a amen\u00e9s \u00e0 explorer l'incroyable adaptabilit\u00e9 et complexit\u00e9 du syst\u00e8me immunitaire. <\/p>\n\n\n\n Il y a environ deux ans et demi, nous avons commenc\u00e9 \u00e0 nous int\u00e9resser \u00e0 l'ADD et nous avons r\u00e9alis\u00e9 qu'il y a encore beaucoup de choses que nous ne comprenons pas concernant ses origines. Nous essayons de d\u00e9terminer si le syst\u00e8me immunitaire joue un r\u00f4le plus important dans l'ADD que nous ne le pensions initialement. Plus nous en apprenions, plus nous r\u00e9alisions \u00e0 quel point le syst\u00e8me immunitaire est impliqu\u00e9 dans cette maladie.<\/p>\n\n\n\n Harrell:<\/strong> Quand le projet ADD de Wyatt a obtenu un financement de l'Office of Naval Research, j'entamais ma premi\u00e8re ann\u00e9e d'\u00e9tudes sup\u00e9rieures. J'ai toujours \u00e9t\u00e9 int\u00e9ress\u00e9e par l'immunologie et l'immuno-ing\u00e9nierie. Wyatt a pr\u00e9sent\u00e9 ce projet, et j'ai \u00e9t\u00e9 s\u00e9duite par l'id\u00e9e de combiner l'ing\u00e9nierie chimique et biologique traditionnelle avec un dispositif de poumon sur puce. C'\u00e9tait une direction que je n'avais pas pr\u00e9vue pour mon doctorat, mais l'int\u00e9r\u00eat pour l'ADD et sa pertinence directe pour les plongeurs rendait l\u2019id\u00e9e attrayante. <\/p>\n\n\n\n Harrell:<\/strong> Il s'agit d'un mod\u00e8le de microfluidique qui reproduit les composants des poumons, en particulier l'espace alv\u00e9olaire. Il comporte deux canaux : le canal sup\u00e9rieur qui imite le compartiment a\u00e9rien et le canal inf\u00e9rieur qui repr\u00e9sente la microvascularisation. Cette configuration nous permet d'\u00e9tudier la fa\u00e7on dont les gaz se dissolvent dans le sang lorsque la pression augmente, ce qui se produit chez un plongeur. <\/p>\n\n\n\n Il int\u00e8gre \u00e9galement des \u00e9l\u00e9ments de la physiologie pulmonaire, tels que les \u00e9changes gazeux et le flux sanguin dans l\u2019espace alv\u00e9olaire, qui ne sont g\u00e9n\u00e9ralement pas pr\u00e9sents dans les mod\u00e8les traditionnels. Nous pouvons perfuser du sang entier, y compris des cellules immunitaires, dans le canal inf\u00e9rieur de la puce et observer la r\u00e9action de ces cellules immunitaires aux variations de pression et aux gaz dissous, le tout sans utiliser de mod\u00e8les animaux ou humains.<\/p>\n\n\n\n Shields:<\/strong> En tant qu'ing\u00e9nieurs, nous sommes enthousiastes \u00e0 l'id\u00e9e d'aborder un probl\u00e8me sous un angle diff\u00e9rent. Nous avons donc \u00e9t\u00e9 attir\u00e9s par la cr\u00e9ation d'un poumon sur puce. L'un des principaux avantages de ce syst\u00e8me est qu'il est bas\u00e9 sur la biologie humaine, contrairement aux mod\u00e8les sur animaux. Bien que les \u00e9tudes sur les animaux soient inestimables et fournissent des informations sur le syst\u00e8me immunitaire, il existe souvent un d\u00e9calage lorsque l'on applique ces r\u00e9sultats directement aux humains. C'est pourquoi nous essayons d'utiliser des cellules humaines pour une compr\u00e9hension plus pr\u00e9cise. Traditionnellement, les cellules humaines sont \u00e9tudi\u00e9es in vitro, ce qui signifie qu'elles sont plac\u00e9es dans une bo\u00eete de P\u00e9tri et expos\u00e9es \u00e0 des conditions qui imitent la plong\u00e9e mais ne refl\u00e8tent pas la biologie complexe du corps humain.<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n Le syst\u00e8me de poumon sur puce imite la structure du poumon, en particulier l'endroit o\u00f9 l'air entre et les couches de cellules qui recouvrent les sacs alv\u00e9olaires et les vaisseaux sanguins juste en dessous. Cette configuration nous permet d'\u00e9tudier comment les gaz sont \u00e9chang\u00e9s entre ces couches. Comme Abby l'a mentionn\u00e9, nous observons des r\u00e9ponses immunitaires dans le sang que nous ne verrions pas dans un mod\u00e8le traditionnel avec une bo\u00eete de P\u00e9tri. <\/p>\n\n\n\n Nous avons d\u00e9couvert que lorsque nous exposons le dispositif poumon sur puce \u00e0 des conditions hyperbares, les r\u00e9ponses diff\u00e8rent consid\u00e9rablement de ce que nous observons dans les cellules isol\u00e9es. Cette observation sugg\u00e8re que la physiologie compl\u00e8te et intacte du poumon est cruciale pour comprendre ce qui se passe pendant l'ADD et c'est pourquoi nous pensons que ce mod\u00e8le est si important. <\/p>\n\n\n\n Le poumon sur puce nous permet d'aborder des questions sp\u00e9cifiques difficiles \u00e0 explorer dans les \u00e9tudes sur l'homme, qui n\u00e9cessitent souvent des autorisations \u00e9thiques importantes. Comme nous travaillons avec un dispositif contr\u00f4l\u00e9, nous pouvons tester des m\u00e9dicaments et exp\u00e9rimenter diff\u00e9rentes strat\u00e9gies plus librement.<\/p>\n\n\n\n Shields:<\/strong> J'ai une formation d'ing\u00e9nieur et j'ai mis \u00e0 profit mon exp\u00e9rience postdoctorale \u00e0 l'Institut Wyss de Harvard, o\u00f9 le poumon sur puce a \u00e9t\u00e9 d\u00e9velopp\u00e9 \u00e0 l'origine. Nous avons r\u00e9alis\u00e9 que nous pouvions tirer parti de cette technologie, ce qui nous a permis d'exp\u00e9rimenter avec des variables et de cr\u00e9er des mod\u00e8les plus r\u00e9alistes.<\/p>\n\n\n\n L'une des principales raisons pour lesquelles nous \u00e9tions enthousiastes \u00e0 l'id\u00e9e de ce projet \u00e9tait que les syst\u00e8mes microphysiologiques (commun\u00e9ment appel\u00e9s technologies d'organes sur puce), en particulier le mod\u00e8le pulmonaire, n\u00e9cessitent une compr\u00e9hension approfondie des principes de la bio-ing\u00e9nierie. Il ne s'agit pas seulement de cr\u00e9er le dispositif, mais aussi de g\u00e9rer le flux de cellules, de sang et d'autres fluides pour simuler des conditions physiologiques r\u00e9elles. L'expertise en ing\u00e9nierie garantit que nous imitons la structure et la fonction pulmonaires pour que les mod\u00e8les fonctionnent.<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n Un autre aspect passionnant de cette technologie, en particulier dans le contexte de l'ADD, est que la recherche utilisant des mod\u00e8les d'organes sur puce n'en est qu'\u00e0 ses d\u00e9buts. Les mod\u00e8les d'organes sur puce ne sont pas destin\u00e9s \u00e0 remplacer les \u00e9tudes sur les animaux, mais plut\u00f4t \u00e0 les compl\u00e9ter. Ils constituent une plateforme importante pour \u00e9tudier les maladies dans un environnement plus contr\u00f4l\u00e9 avant de passer aux mod\u00e8les animaux ou aux essais cliniques. <\/p>\n\n\n\n L'application de ce mod\u00e8le \u00e0 l'ADD est particuli\u00e8rement int\u00e9ressante, car nous pouvons explorer cette maladie gr\u00e2ce \u00e0 une nouvelle technologie de pointe qui n'a pas \u00e9t\u00e9 beaucoup utilis\u00e9e dans ce contexte. C'est une occasion passionnante de faire progresser notre compr\u00e9hension de mani\u00e8re novatrice.<\/p>\n\n\n\n Harrell:<\/strong> Nous avons construit une chambre sur mesure il y a quelques ann\u00e9es qui nous permet de contr\u00f4ler les phases de pression et de d\u00e9compression. Nous pla\u00e7ons des puces dans la chambre hyperbare pendant environ une heure pour simuler les conditions de plong\u00e9e r\u00e9cr\u00e9ative et ajuster le profil de pression en fonction du sc\u00e9nario que nous \u00e9tudions.<\/p>\n\n\n\n Apr\u00e8s avoir pressuris\u00e9 et d\u00e9pressuris\u00e9 le syst\u00e8me, nous retirons les puces et mesurons les r\u00e9ponses immunitaires. Nos premi\u00e8res exp\u00e9riences se sont concentr\u00e9es sur les cellules immunitaires inn\u00e9es, qui sont les premi\u00e8res \u00e0 r\u00e9agir au stress. Nous utilisons divers tests pour examiner le ph\u00e9notypage cellulaire, en recherchant des marqueurs qui nous indiquent si les cellules immunitaires sont dans un \u00e9tat inflammatoire ou anti-inflammatoire. Nous analysons \u00e9galement la mani\u00e8re dont ces cellules utilisent les s\u00e9cr\u00e9tions pour communiquer entre elles. <\/p>\n\n\n\n D\u00e9sormais, nous nous penchons plus profond\u00e9ment sur les processus et les m\u00e9canismes g\u00e9n\u00e9tiques pour comprendre pourquoi les cellules r\u00e9agissent de cette mani\u00e8re.<\/p>\n\n\n\n Shields:<\/strong> \u00c0 mesure que nous comprenons mieux la physiologie de ces syst\u00e8mes, nous esp\u00e9rons que le poumon sur puce pourra aider \u00e0 identifier des marqueurs pour diagnostiquer l'ADD. Nous pourrions potentiellement identifier des biomarqueurs inter- et intra-individuels qui indiquent les niveaux de risque d'ADD en examinant les m\u00e9canismes g\u00e9n\u00e9tiques et mol\u00e9culaires.<\/p>\n\n\n\n Si nous identifions ces marqueurs, nous pourrions tester des m\u00e9dicaments qui inhibent ou favorisent certaines fonctions avant de plonger. Gr\u00e2ce au poumon sur puce, nous pourrions tester facilement et rapidement ces m\u00e9dicaments en laboratoire sans avoir besoin de sujets humains, ce qui donne \u00e0 cette technologie un \u00e9norme avantage pour ce type de recherche.<\/p>\n\n\n\n La Food and Drug Administration (FDA) aux \u00c9tats-Unis ne consid\u00e8re pas encore les \u00e9tudes sur les organes sur puce comme un \u00e9l\u00e9ment d'aide \u00e0 l'approbation clinique, mais des discussions avec des repr\u00e9sentants de la FDA sugg\u00e8rent qu'ils travaillent \u00e0 la normalisation des \u00e9tudes sur les organes sur puce entre les laboratoires et \u00e0 l'int\u00e9gration de ces donn\u00e9es dans le processus r\u00e9glementaire des essais cliniques. <\/p>\n\n\n\n Shields:<\/strong> Bien que nous n'ayons pas pr\u00e9vu d'int\u00e9grer d'autres mod\u00e8les d'organes dans ce projet sp\u00e9cifique, il existe un int\u00e9r\u00eat croissant pour la connexion de plusieurs dispositifs d'organes sur puce. La combinaison de mod\u00e8les de c\u0153ur, de poumon et de cerveau pourrait potentiellement offrir une vision plus compl\u00e8te de la fa\u00e7on dont les r\u00e9ponses se d\u00e9placent dans le corps.<\/p>\n\n\n\n Ces technologies sont prometteuses, mais elles ne sont pas sans d\u00e9fis. Leur construction et leur fonctionnement n\u00e9cessitent beaucoup de pr\u00e9paration et sont assez co\u00fbteux par rapport aux mod\u00e8les animaux traditionnels. Les puces ne reproduisent pas non plus toute la complexit\u00e9 d'un organisme entier. <\/p>\n\n\n\n Nous nous concentrons sur les poumons pour l'instant en raison de leur r\u00f4le dans les \u00e9changes gazeux et de la fa\u00e7on dont la pression et les gaz dissous les affectent pendant la plong\u00e9e. Le mod\u00e8le pulmonaire semblait \u00eatre le meilleur point de d\u00e9part, mais si nos donn\u00e9es nous orientent dans une autre direction, nous envisagerons volontiers d'explorer d'autres organes.<\/p>\n\n\n\n D\u00e9couvrez Wyatt Shield et ses recherches dans cette vid\u00e9o.<\/p>\n\n\n\nQu'est-ce qu'un dispositif de poumon sur puce ?<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
![\"Harrell](\"https:\/\/world.dan.org\/wp-content\/uploads\/2025\/02\/Q1_93_Researcher-450x638-1.webp\")
Comment le dispositif est-il d\u00e9velopp\u00e9 ?<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
![\"The](\"https:\/\/world.dan.org\/wp-content\/uploads\/2025\/02\/Q1_95_Researcher-450x394-1.webp\")
Comment se d\u00e9roule le processus de test?<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
![\"Shields](\"https:\/\/world.dan.org\/wp-content\/uploads\/2025\/02\/Q1_94_Researcher-450x338-1.webp\")
![\"Shields](\"https:\/\/world.dan.org\/wp-content\/uploads\/2025\/02\/Q1_96_Researcher-450x338-1.webp\")
Pr\u00e9voyez-vous d'utiliser d'autres organes sur puce dans le cadre de vos recherches ?<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
\n\n\n\nEn savoir plus<\/strong><\/h2>\n\n\n\n