Tissue and Organ bioengineering

Description

L'ingénierie tissulaire et la construction d'organes par bio-ingénierie sont un développement récent passionnant de la recherche dans les sciences de la vie. Elles constituent un challenge important aussi bien pour les équipes académiques que pour la R&D industrielle, d'autant plus que des profits majeurs sont prévus à terme. Ce nouvel aspect de la science est d'autant plus intéressant qu'il est éminemment interdisciplinaire et qu'il réunit autour d'un objectif commun des scientifiques d'horizons très divers comme les biologistes cellulaires, les ingénieurs, les physiciens, chimistes et informaticiens.

Différentier les cellules souches en cellules matures et fonctionnelles, développer des matrices où elles puissent se fixer, se diviser et parvenir à maturité, récapituler l'organogenèse, bio-imprimer les tissus couche par couche en injectant des bio-encres par des bio-imprimantes, pour aboutir à la structure d'un tissu, telles sont les technologies innovantes qui permettront de fabriquer des organoïdes ou des organes complètement finis et prêts à être transplantés.

D'autres applications concernent également la fabrication d'organes sur puce améliorant la toxicologie prédictive, l'étude du métabolisme des médicaments et modélisant également la physiologie mais aussi les organes artificiels externes comme le poumon et le foie bio-artificiel destinés à passer un cap aigu de défaillance hépatique ou respiratoire.

Ce MOOC est organisé en cinq chapitres :

• Le premier introduit les cellules, les biomatériaux et matrices nécessaires à la bio-construction, ainsi que la modélisation in silico des tissus et organes à construire.
• Le second fait référence aux différentes techniques de micro-patterning et de bio-impression ainsi qu'à la récapitulation de l'organogenèse in vitro, toutes techniques dont l'association à différents degré sera probablement nécessaire pour construire des organes complexes.
• Le troisième chapitre est consacré aux organes sur puce et à la construction de sphéroïdes.
• Le quatrième chapitre s'intéresse à certaines réalisations pratiques dans différents domaines.
• Enfin, le dernier chapitre est consacré aux organes bioartificiels externes, aux aspects réglementaires, industriels et économiques de la bio-construction.

Ont participé à ce MOOC des médecins, des chercheurs académiques et des entrepreneurs engagés dans cette voie.

Plan de cours

• Semaine 1 : Matériaux
  • Rationnel, concepts, challenges et applications de l'ingénierie tissulaire.
  • Cellules utilisées dans la bioingénierie de tissus et d'organes
  • Biomatériaux et cellules
  • Modélisation des tissus et cellules
• Semaine 2: Technologies
  • Micropatterning et organisation tissulaire
  • Bio-impression et ingénierie tissulaire
  • Bio-impression par extrusion et émission de gouttelettes
  • Bio-impression assistée par laser
  • Construction de foie in vitro: est-il possible de récapituler l'organogenèse?
• Semaine 3 : Puces et Sphééroïdes
  • Organes sur puces utilisant les techniques de microfluidique
  • Organes sur puce et autres approches innovantes pour la toxicologie prédictive
  • Nouveaux procédés de screening pour les tests utilisant les cellules souches
  • Sphéroïdes hépatiques
  • Micro-tissus 3D encapsulés
• Semaine 4 : Bioconstruction de tissus et d'organes
  • Ingénierie de la peau
  • Ingénierie in vivo des voies aériennes
  • Ingénierie du tissus œsophagien
  • Ingénierie du tissus osseux
  • Bioconstruction du foie
• Semaine 5 : Organes bio-artificiels externes, problèmes réglementaires, marché de la bioconstruction
  • Poumon artificial extracorporel
  • Foie artificial extracorporel
  • Problèmes réglementaires posés par les tissus et organes construits par bio-ingénierie
  • La technologie des organes sur puce et les nouvelles voies de recherche en micro-environnement
  • Prévisions économiques de la bioconstruction