Axe 4 : Caractérisation des interactions avec le vivant

Contexte :Le développement de matrices 3D ou de biomatériaux innovants pour la médecine régénératrice requière une meilleure compréhension et une modélisation aux interfaces. Dans ce cadre, de nouvelles méthodes de culture avancées in vitro ainsi que des techniques de caractérisation innovantes devront être développées. Cet axe a pour objectif d’identifier, de rassembler et d’être prospectif sur les méthodes de caractérisation avancée des biomatériaux de nouvelle génération pour :

• Développer de méthodes de caractérisation multi-échelles des biomatériaux en interaction avec des biomolécules, des bactéries, des cellules ou des tissus dans des configurations bi- ou tridimensionnelle ou dans des systèmes d’organe-sur-puces.
• Déployer des méthodes de criblage haut- débit associées à du traitement intensif de données.
• Encourager l’utilisation de l’approche in silico et le développement de jumeaux numériques pour l’étude des interactions cellules/biomatériau.

Le développement et l’usage en France de ces nouveaux modèles d’investigation (in vitro et in silico) et les caractérisations innovantes associées devra être élargi dans les années qui viennent pour respecter la charte éthique de l’expérimentation animale (principe des 3R). 

• Sujets abordés :
  • les systèmes de culture in vitro type organoïdes avec comme objectif la construction de niches 3D fonctionnalisées afin de permettre de contrôler la survie, l’action immunomodulatrice et/ou la différenciation des cellules souches, 
  • la technologie des organes-sur-puce avec comme objectif de développer à terme des organes-sur-puce de manière parallélisée et reproductible. La compréhension/caractérisation des écoulements -potentiellement multiphasiques - dans la puce est actuellement un défi.
  • les méthodes de caractérisation multi-échelle rapide et avancée des interactions des biomatériaux/environnement biologique avec comme défi de combiner plusieurs modalités d'imagerie ou d’analyse afin d'obtenir une caractérisation multi-échelle, multimodale et multiparamétrique, et ainsi assurer un lien translationnel entre mesures in vitro et in vivo
  • les méthodes de caractérisation multi-physiques et les approches in silico qui permettront de proposer une représentation simplifiée, mais contrôlée des processus complexes d’adhésion, de migration et de différenciation cellulaire en fonction des caractéristiques intrinsèques des biomatériaux et des conditions de culture. La modélisation in silico sera alors considérée comme un outil de réalité augmentée pour les analyses in vitro.
  • les approches de criblage à haut débit associées à du traitement intensif de données avec le déploiement d’outils numériques nécessaires au traitement intensif des données multimodales. Outre le traitement automatique standardisé de gros volumes de données, ces approches innovantes permettront de mettre en lumière les résultats obtenus sous un nouvel angle.
• Contacts: Karine Anselme, Halima Kerdjoudj, Hamid Morjani