Développement d'un dispositif microfluidique pour la vascularisation fonctionnelle d'organoïdes-sur-puce

The development of vascular networks on-chip is crucial for the long-term culture of three-dimensional cell aggregates such as organoids, spheroids, tumoroids, and tissue explants. Despite the rapid advancement of microvascular network systems and organoid technology, vascularizing organoids-on-chips remains a challenge in tissue engineering. Moreover, most existing microfluidic devices poorly reflect the biological complexity of organs and flows in vivo. Considering these constraints, we developed an innovative platform to establish and monitor the formation of endothelial networks around model spheroids of mesenchymal and endothelial cells as well as blood vessel organoids generated from pluripotent stem cells, cultured for up to 15 days on-chip. Importantly, these networks were functional, demonstrating intravascular perfusion within the spheroids or vascular organoids connected to neighbouring endothelial beds. This microphysiological system thus represents a viable organ-on-chip model to vascularize biological tissues and should allow to establish perfusion into organoids using advanced microfluidics.Moreover, advances in microphysiological systems have prompted the need for robust and reliable cell culture devices. While microfluidic technology has made significant progress, devices often lack user-friendliness and are not designed to be industrialized on a large scale. Pancreatic islets are often being studied using microfluidic platforms in which the monitoring of fluxes is generally very limited, especially because the integration of valves to direct the flow is difficult to achieve. Here, we present a thermoplastic manufactured microfluidic chip with an automated control of fluxes for the stimulation and secretion collection of pancreatic islet. This device we developed enables monitoring of insulin secretion from a single islet and can be adapted for the study of a wide variety of biological tissues and secretomes.Le développement de réseaux vasculaires in vitro est crucial pour la culture à long terme d'agrégats cellulaires tridimensionnels (organoïdes, sphéroïdes, tumoroïdes ou autres tissus biologiques). Malgré les progrès récents dans les domaines des organes-sur-puce et des organoïdes, la vascularisation fonctionnelle des organoïdes in vitro reste un défi majeur. De plus, la plupart des dispositifs microfluidiques existants sont peu représentatifs de la complexité biologique et des écoulements observés in vivo. Compte tenu de ces contraintes, nous avons développé une plateforme innovante pour établir et suivre la formation de réseaux endothéliaux autour de sphéroïdes mésenchymateux et d'organoïdes de vaisseaux sanguins générés à partir de cellules souches humaines pluripotentes induites, cultivés jusqu'à 15 jours sur puce. Ces réseaux étaient fonctionnels, démontrant une perfusion intravasculaire à l'intérieur des sphéroïdes et des organoïdes. Ce système microfluidique représente donc un modèle d'organoïde-sur-puce vascularisé, et devrait permettre d'établir la perfusion dans divers organoïdes ou tissus biologiques.Par ailleurs, les progrès des systèmes microphysiologiques ont fait naître le besoin de dispositifs de culture cellulaire robustes et fiables. Si la microfluidique a fait des progrès considérables ces dernières décennies, les dispositifs manquent souvent de facilité d'utilisation et ne sont pas conçus pour être industrialisés à grande échelle. En particulier, les îlots pancréatiques sont souvent étudiés à l'aide de plateformes microfluidiques dans lesquelles le suivi des flux est généralement très limité, notamment parce que l'intégration de vannes pour diriger les écoulements est difficile à réaliser. Nous présentons ici une puce microfluidique fabriquée en thermoplastique (COC), intégrant un contrôle automatisé des flux pour la stimulation en glucose d'îlots pancréatiques et la récolte de l'insuline. Le dispositif que nous avons développé permet de suivre la sécrétion d'insuline d'un seul îlot et peut être adapté à l'étude d'une grande variété de tissus biologiques et de sécrétomes