Microfluidique, Thermoplastique, Myéline, Neurones, Cellules de Schwann, Co-Culture, Système nerveux périphérique, Neurofluidique

La gaine de myéline est une couche isolante formée par l'enroulement de cellules de Schwann autour des axones dans le système nerveux périphérique. Elle joue un rôle crucial dans la propagation de l'influx nerveux et dans le support trophique aux axones. Si le processus de myélinisation est connu, les interactions entre les cellules gliales et les neurones ne sont toujours pas bien comprises. Une dégradation de cette gaine va entrainer une détérioration du transport de l'information le long des nerfs périphériques causant des troubles impactant directement la santé physique et mentale. De nombreux modèles in vitro ont émergé afin de modéliser les processus de myélinisation, démyélinisation et remyélinisation et essayer d'en avoir une meilleure compréhension. Les puces microfluidiques compartimentées se sont particulièrement démarquées par leur facilité de fabrication et leur adaptabilité à mimer l'environnement physiologique. Elles permettent de séparer physiquement les somas des axones et ainsi reproduire les différents microenvironnements que peuvent rencontrer les neurones sensitifs : les somas se situant dans les ganglions de la racine dorsale (DRGs) de la moelle épinière et les axones dans l'ensemble du corps, ils sont soumis à des environnements extracellulaires différents. Cependant, il n'existe pas de modèles compartimentés myélinisant 2D et la plupart sont des co-cultures de neurones extraits de DRGs d'embryon et de cellules de Schwann d'animaux postnatals. De plus, les dispositifs actuels sont généralement fabriqués en polydiméthylsiloxane (PDMS), matériau qui a de nombreux avantages pour la microfluidique, mais qui présente également de nombreuses limitations pour la culture cellulaire en plus d'avoir un processus de fabrication coûteux en énergie et en temps. Les élastomères thermoplastiques (TPE) ont récemment émergé comme une alternative au PDMS. Facile à prototyper, ils sont biocompatibles, ont des propriétés intrinsèques avantageuses pour la culture sur puce et permettent de limiter l'utilisation de ressources pour leur fabrication. L'objectif de ma thèse a été de proposer un dispositif compartimenté fabriqué à partir de TPE, adapté à l'étude de la myélinisation de DRGs sous forme d'explant tout en contribuant à rendre plus accessible et plus durable cette technologie. Pour cela, nous avons développé deux dispositifs circulaires dont la géométrie a été validée de manière analytique et expérimentale pour que le taux de cisaillement dans les microcanaux n'ait pas d'impact sur la croissance des neurones. La comparaison du taux de mortalité et de la vitesse de croissance axonale des cultures sur plaque et sur puces en TPE et en PDMS n'a montré aucune différence significative. Le processus de fabrication des dispositifs en TPE a été optimisé de manière à proposer un protocole plus avantageux en temps, énergie, coût et empreinte carbone que celui du PDMS, renforçant ainsi le positionnement du TPE comme un matériau alternatif pour la culture sur puce. Les propriétés de collage réversible de ce matériau ont également permis de développer un protocole simple et rapide permettant la réutilisation des puces mais aussi l'accès direct aux cellules pour réaliser des analyses, une fois les dispositifs détachés. Enfin, nous avons pu observer la myélinisation d'explants de DRGs au sein de ces puces microfluidiques. La présence de gaines de myéline a été confirmée à la fois par immunomarquage et par western blot, et des tests préliminaires ont permis d'estimer l'épaisseur et la longueur des gaines. Ce travail ouvre la porte à l'étude des processus de myélinisation, démyélinisation et remyélinisation des neurones sensoriels et propose une alternative au prototypage de dispositifs compartimentés en élargissant leur gamme d'applications et en rendant leur fabrication plus accessible et durable.