Laboratoire Matière et Systèmes Complexes

Utilisation de vésicules extracellulaires issues de cellules souches pour la médecine régénérative et la délivrance de médicaments : nouvelles méthodes interdisciplinaires et début de transfert vers l’hôpital

Max Piffoux, Iris Marangon, Jeanne Volatron, Shony Lemieux, Alice Grangier, Otto Merten, Damien Alloyeau, Jean Baptiste Lugagne, Pascal Hersen, Zoran Marinkovic, Sandra Lerouge, Sophie Asnacios, Nathalie Mougenot, Jérôme Larghero, Gabriel Rahmi, David Tareste, Claire Wilhelm, Florence Gazeau, Onnik Abgulut, Amanda Silva

Les vésicules extracellulaires sont des nano-vésicules (100nm), sécrétées par toutes les cellules de l’organisme. Elles ont des rôles physiologiques et physiopathologiques dans l’hémostase, l’inflammation, la transmission d’information et de molécules biologiques, le cancer, les métastases, ou encore la régénération tissulaire ! Par exemple, des vésicules issues de cellules souches mésenchymateuses ont les mêmes effets bénéfiques sur la régénération tissulaire que leurs cellules mère, mais ont beaucoup d’avantages par rapport à ces dernières : possibilité de stockage au congélateur, disponibilité en urgence, faible réaction immunitaire, risque d’embolie diminué, pas de risque de différentiation anarchique, etc. Toutefois, l’utilisation en clinique de ces vésicules reste difficile pour des raisons pratiques : très faible production par les cellules, difficultés à les caractériser, méthodes de chargement avec des agents thérapeutique peu reproductibles, méthodes d’imagerie ou de d’ingénierie peu efficaces, etc. Dans ce projet, nous avons développé des méthodes pour répondre à ces défis, croisant la biologie, la pharmacie et la physique et testé ces méthodes in vitro et in vivo. En pratique, pour répondre au problème de la caractérisation des vésicules, nous avons proposé une nouvelle méthode d’imagerie utilisant le microscope électronique en cellule liquide « in situ » du laboratoire MPQ pour observer des vésicules dans leur milieu liquide en temps réel. Nous avons proposé une nouvelle méthode de chargement des vésicules avec des molécules thérapeutiques en les fusionnant avec des liposomes, permettant la délivrance d’agents de chimiothérapie plus efficacement que des liposomes. La méthode de production des vésicules à grand rendement a nécessité trois itérations successives, toutes basées sur le même concept de vésiculation induite par une contrainte mécanique, et a abouti à une méthode efficace, transposable à grande échelle, et conforme aux standards de production pharmaceutique. La protéomique de ces vésicules montre des expressions de protéines plus proche d’un sous type de vésicule issues de la membrane plasmique appelées microvésicules. Les vésicules issues de cette méthode ont été testées in vitro et in vivo avec succès, démontrant un effet régénératif à la fois dans des modèles pré-cliniques de cicatrisation de fistules entéro-cutanées et des modèles murins d’insuffisance cardiaque chronique. D’autres études sur ces vésicules sont en cours sur la régénération osseuse, articulaire et cérébrale, ou la délivrance de médicaments et sur l’inhibition du phénomène métastatique en cancérologie. Nous commençons aujourd’hui à défricher le transfert de ces vésicules en clinique par le biais d’une production en conditions pharmaceutiques et la mise en place d’une start-up.

Exact Hydrodynamic Description of Active Lattice Gases

Mourtaza Kourbane-Houssene

Active matter is often described through a phenomenological, or a numerical approach. Here we introduce a class of lattice gas models of active matter systems whose hydrodynamic description can be derived exactly. We illustrate our approach by considering two systems exhibiting among the most studied collective behaviours in active matter : the motility-induced phase separation and the transition to collective motion. In both cases, we derive coupled partial differential equation describing the dynamics of the local density and polarization fields and show how they quantitatively predict the emerging properties of the macroscopic lattice gases.