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Organovo Un espoir pour des millions de personnes
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Je souhaitais vous parlez aujourd’hui ORGANOVO (US68620A1043 ONVO) société biotech américaine spécialisé dans la fabrication de tissus et d’organes de synthèse.
Organovo : Un espoir pour des millions de personnes.
Le don d’organe permet de sauver de nombreuses vies, malheureusement il existe aujourd’hui une pénurie d’organes. La compatibilité du donneur et du receveur est aussi un paramètre qui pose problème. Chaque année en France, des personnes n’ont pas la chance de recevoir la greffe tant espérée et sont rattrapées par le temps. Avec le vieillissement de nos populations occidentales, la demande de greffes restera soutenue ces prochaines décennies. Recevoir un greffon n’est pas un acte anodin, la qualité de vie du patient est fortement conditionnée par la qualité de la greffe. Un rejet du greffon est un événement catastrophique auquel il faut savoir faire face rapidement. Pour prévenir tout risque de rejet les patients prennent un traitement immunosuppresseur, leurs défenses immunitaires sont volontairement affaiblies les fragilisant encore plus face aux pathogènes. Une des solutions serait d’utiliser des cellules prélevée par biopsie sur le patient lui même et de transformer ces cellules in vitro en un organe ou tissu de rechange sur mesure. Résolvant d’un seul coup les problèmes de rejets et éthiques auxquels les chercheurs sont régulièrement confrontés comme dans le domaine des cellules souches embryonnaires.
Pourquoi investir dans les Biotechs?
Une entreprise basée à San Diego a décidé de relever le défi, il s’agit d’ORGANOVO (ONVO – NASDAQ). Cette start-up a été fondée en 2007 et affiche aujourd’hui clairement son ambition de créer des organes et des tissus à la demande sur mesure pour la chirurgie humaine. Organovo a amené une vraie rupture technologie en commercialisant pour la première fois une bio-imprimante 3D, la NovoGen MMX. La technologie d’Organovo a été récompensée en 2012 comme l’une des plus innovantes d’après Technology Review et en 2010 comme l’une des meilleures inventions par le magazine TIME.
Les organes de notre corps sont, formés de tissus, eux-mêmes composé de cellules enchâssés dans une matrice extracellulaire. Le but fondamental de l’ingénierie tissulaire est de remplacer ou réparer des tissus ou organes malades ou altérés. L’approche actuelle est d’effectuer un « biomimétisme » du vivant. Les débuts de l’ingénierie tissulaire on commencé avec la fabrication d’hydrogel. Globalement un hydrogel est un gel composé d’eau et d’un élément matriciel, très souvent du collagène. Cela ressemble à peu de chose près à de la gélatine. Des cellules sont ensuite placées dans ce gel, le collagène formant un maillage complexe et solide autorisant la mobilité cellulaire dans les trois dimensions.
logo organovo
Organovo: Une technologie d’avant-garde pour faire face à des défis du XXIe siècle.
La technologie d’Organovo repose sur la capacité propre des cellules à s’auto-organiser en un ensemble cohérent physiologiquement. C’est pourquoi l’étude de la formation des organes lors de l’embryogénèse est cruciale. La « bio-encre » utilisée par la « bio-imprimante » est un mélange de cellules vivantes du même type cellulaire ou non. Et le « bio-papier » est un échafaudage extracellulaire, du collagène notamment. L’encre est simplement déposée au bout d’un tube en verre par couches successives par l’imprimante. Les cellules sont regroupées en amas sphéroïde pouvant être assimilées à de mini tissus sphériques. Après un temps d’incubation, les sphéroïdes fusionnent entre elles et s’auto- organisent pour former par exemple un tube. Ces mouvements de fusions et de cohésions peuvent être comparés à des mouvements de liquides et ainsi être modélisés mathématiquement.
Le procédé pour fabriquer ces sphéroïdes se résume ainsi. Les cellules sont récoltées par centrifugation à partir de la suspension cellulaire d’origine. La pelote de cellules obtenue est ensuite transférée dans un tube en verre extrêmement fin. Après une incubation à la température physiologique de 37°C, l’adhérence des cellules entre elles est rétablie. Un cylindre de cellule est alors obtenu en poussant les cellules hors du tube en verre. Ce cylindre est alors découpé en petits bouts qui formeront spontanément des sphères.
La principale limitation de l’utilisation d’amas cellulaires sphéroïde pour la bio-impression est qu’il faut contrôler parfaitement la prise du gel de collagène pour pouvoir maitriser le dépôt des sphéroïdes. Les cellules ont aussi tendances à littéralement digérer le collagène. De plus la formation de structures importantes requiert l’utilisation de plusieurs milliers de sphéroïdes imposant un assemblage chronophage.
Ces problèmes ont été résolus par l’utilisation d’amas cellulaire regroupés en cylindres. Ces cylindres sont obtenus par simple incubation des cellules dans un tube au revêtement antiadhésif. Le collagène utilisé pour l’échafaudage matriciel a été remplacé par de l’agarose inerte biologiquement, les cellules ne peuvent pas le dégrader. Nous sommes donc passé d’une technique d’empilage de petites sphères à l’empilage de petits tubes.
Le point clé pour l’application de cette technologique d’un point de vue médical est la transition l’univers in vitro à l’univers in vivo. Le développement de l’organe in vitro doit se stabiliser et avoir une taille significative, plusieurs millimètres, pour pouvoir avoir une utilisation fonctionnelle et être manipulé facilement. Il doit aussi posséder sa propre vascularisation. Les cellules ont un besoin cruel d’oxygène et de nutriments. Idéalement une cellule ne doit pas se trouver à plus de 50μm d’un vaisseau sanguin. C’est pourquoi le développement d’un réseau vasculaire fonctionnel est la prochaine étape la plus importante à surveiller. Organovo développe actuellement en priorité des tissus de types vasculaires afin de faire sauter ce verrou technologique. D’un point de vue pratique, lors de l’implantation le chirurgien doit juste avoir à raccorder le réseau vasculaire pour établir une circulation sanguine dans le transplant.
Ceci sous-entend de réussir à construire de l’échelle macroscopique (millimètre) à l’échelle microscopique (micromètre) un réseau vasculaire tel les branches d’une arbre. Un défi de taille donc.
Organovo: Maintenir un avantage compétitif.
L’engouement du marché pour les technologies d’impression 3D a propulsé la Organovo sur le devant de la scène. Pour autant la société n’a pas attendu ce gain de popularité pour développer des partenariats stratégiques. En multipliant les partenariats, Organovo diffuse sa technologie intelligemment dans le tissu industriel.
La start-up possède déjà des partenariats avec le géant pharmaceutique américain Pfizer, la société de Biotechnologie United Therapeutics et plus récemment Autodesk Inc qui fournit des solutions informatiques dans le domaine de l’architecture, du design et des bureaux d’études. L’expertise d’Organovo permettra de simplifier l’interface homme-machine afin de permettre aux cliniciens de se concentrer sur l’aspect médical plutôt que de se soucier de la programmation de la bio-imprimante. Un partenariat a aussi été annoncé dernièrement avec la société Zenbio qui est un fournisseur de solutions in vitro pour la biologie cellulaire. Zenbio fournira les cellules afin qu’Organovo puisse fabriquer des tissus vivants 3D sans se préoccuper de l’approvisionnement en cellules et surtout l’isolement de population cellulaires spécifiques.
En janvier dernier, Organovo a annoncé un partenariat avec le « Knight Cancer Institute » de l’université « Oregon Health & Science ». Ce partenariat est focalisé sur le développement de modèles d’étude prédictif in vitro dans le cadre de la recherche de nouvelles thérapies en oncologie. L’objectif est de reproduire les cancers humains afin d’étudier leur développement et leur capacité à se déplacer dans l’organisme. Bien que certains tissus « imprimés » par Organovo soient déjà utilisés en recherche médicale. Dans un premier temps, la commercialisation de produits pour l’industrie pharmaceutique permettra à Organovo de se développer. Les laboratoires pharmaceutique pourront alors économiser un temps considérable en améliorant la recherche de nouvelles molécules et en testant dans des phases précoces d’études des molécules in vitro. Un contrôle précis des conditions environnementales in vitro offre d’immenses possibilités d’expérimentation. Ces produits à venir permettront de mieux orienter les recherches avant d’éventuels essais cliniques et fera chuter les dépenses en reléguant la couteuse expérimentation animale aux oubliettes. Le budget R&D de l’ensemble de l’industrie se chiffre en milliards de dollars tout gains de productivité, vous l’aurez compris, est fortement appréciable et valorisable.
La commercialisation de tests in vitro pour la toxicologie ou les tests règlementaires pour l’industrie chimique sont aussi des perspectives de commercialisation importante. Des applications dans les nouvelles thérapies sont aussi à envisager, nous pouvons anticiper des débouchés dans la médecine personnalisée. En réalisant un modèle personnalisé contenant les cellules malades (cellules cancéreuses par exemple) d’un patient, les praticiens pourront alors tester la réaction des cellules à différents traitements avant de le prescrire au patient.
Organovo bien qu’étant une société discrète dans le milieu de la recherche publique possède une très bonne assise scientifique. En effet, le fondateur scientifique d’Organovo, Gabor Forgacs, est un chercheur de renommée mondiale reconnu dans le domaine de l’ingénieure tissulaire. Il totalise plus de 160 publications scientifiques, dont une trentaine citée plus de trente fois par d’autres articles scientifiques. L’article le plus célèbre auquel il ai participé a été publié dans « Trends in Biotechnology » en 2003, bien avant la création de la start-up.
La start-up californienne a su se doter d’un conseil consultatif scientifique regroupant des scientifiques chevronnés. Le Dr Mooney de l’université d’Harvard expert en médecine régénérative, le Dr Kent spécialiste en essais cliniques. Le laboratoire du Dr Prestwich de l’université d’Utah spécialisé dans les biomatériaux. Et enfin, l’équipe du Dr Vunjak-Novakovic de l’université Columbia pour son intérêt pour l’imagerie cellulaire.
Pour arriver à produire des organes de toutes pièces, Organovo devra manœuvrer sur deux fronts. L’intégration de cellules dont on peut contrôler le comportement et la formation d’une matrice extracellulaire mimant au plus près le vivant. La capacité des cellules à produire elles même la matrice qui leur convient est aussi un point essentiel à surveiller. Les résultats obtenus par les chercheurs pour les iPSC qui sont des cellules souches induites à partir de la peau de donneurs sont particulièrement encourageant. Actuellement pour obtenir ces cellules plastiques ont est obligé de modifier leur génome, ce qui pose des problèmes éthiques et présente une risque pour la patient ca la survenue d’une cancer est théoriquement possible. Ce problème est en passe d’être résolu en contrôlant extérieurement le comportement de ces cellules par l’ajout des facteurs nécessaire pour la reprogrammation de la cellule au lieu de modifier son génome.
http://www.organovo.com/
