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Thèse Année : 2023

Development of a human non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) model using organ-on-chip technology

Développement d'un modèle humain de stéatose hépatique non alcoolique (NAFLD) à l'aide de la technologie des organes sur puce

Lisa Morisseau
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1401862
  • IdRef : 279324359

Résumé

Non-Alcoholic Fatty Liver Disease (NAFLD) is a growing global health concern, closely linked to the rise in obesity and metabolic syndrome. It encompasses a range of liver conditions, from simple fat accumulation (steatosis) to more severe forms like non-alcoholic steatohepatitis (NASH) and fibrosis, leading to cirrhosis and hepatocellular carcinoma. Despite its widespread impact and potential for severe health consequences, effective treatments for NAFLD remain elusive due to its complex and multifaceted dynamics. Indeed, the multifactorial nature of NAFLD involves several interactions among genetics, diet, lifestyle, and metabolic processes, making it difficult to solve. This challenge is exacerbated by the limitations of traditional research models, both in vitro and in vivo. These models often fall short when it comes to capturing the intricate dynamics of this disease with other health condition such as diabetes, hindering our ability to decipher its underlying mechanisms and develop targeted therapies. In this context, emerging technologies like organ-on-chip models offer new hope. By replicating the features of the microenvironment of the liver, these platforms can provide deeper insights into NAFLD pathogenesis and facilitating drug development. Therefore, this thesis tackles the need for a more physiologically relevant NAFLD model by harnessing the potential of organ-on-chip technology. The objective is to create a human NAFLD model that faithfully replicates the liver's microenvironment, including cellular interactions, fluid dynamics, and metabolic processes. First, experiments with HepG2/C3A cells were conducted to determine the most effective treatment for inducing liver steatosis, by analyzing mRNA levels and the expression of hepatic markers. Subsequently, we studied metabolomic profiles of the different conditions and correlated them with specific metabolic pathways. We also expanded the liver-on-chip model by incorporating hepatocyte-like cells (HLC) derived from hiPSCs, demonstrating the feasibility of HLCs for investigating steatosis and lipid accumulation.
La stéatose hépatique non alcoolique (NAFLD) est une maladie chronique étroitement liée à l'augmentation de l'obésité et du syndrome métabolique. Elle englobe toute une gamme de troubles du foie, allant de l'accumulation simple de graisse (stéatose) à des formes plus graves telles que la stéato-hépatite non alcoolique (NASH) et la fibrose, qui conduisent à la cirrhose et au carcinome hépatocellulaire. Malgré son impact généralisé sur la santé, il n’existe pour l’instant aucun traitement médicamenteux approuvé de la NAFLD en raison de la dynamique complexe et multifactorielle de la pathologie ainsi que les limites des modèles de recherche in vitro et in vivo traditionnels. Dans ce contexte, les technologies émergentes tels que les modèles d'organes-sur-puce offrent un nouvel espoir. En reproduisant les caractéristiques du microenvironnement du foie, ces plateformes peuvent fournir des informations plus approfondies sur la pathogenèse de la NAFLD et faciliter le développement traitement médicamenteux. Par conséquent, cette thèse répond au besoin d'un modèle de NAFLD physiologiquement pertinent en exploitant le potentiel de la technologie des organes-sur-puce. L'objectif est de créer un modèle de NAFLD humain qui reproduit fidèlement le microenvironnement du foie, y compris les interactions cellulaires, la dynamique des fluides et les processus métaboliques. Tout d'abord, des expériences avec les cellules HepG2/C3A ont été menées pour déterminer le traitement le plus efficace pour induire la stéatose hépatique, en analysant les niveaux d'ARNm et l'expression des marqueurs hépatiques. Ensuite, nous avons étudié les profils métabolomiques des différentes conditions et les avons corrélés à des voies métaboliques spécifiques. Nous avons également amélioré le modèle de foie-sur-puce en incorporant des cellules hépatiques dérivées de cellules souches pluripotentes induites (hiPSC), démontrant la faisabilité de ces cellules pour l'étude de la stéatose non alcoolique.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04648094 , version 1 (15-07-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04648094 , version 1

Citer

Lisa Morisseau. Development of a human non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) model using organ-on-chip technology. Bioengineering. Université de Technologie de Compiègne, 2023. English. ⟨NNT : 2023COMP2787⟩. ⟨tel-04648094⟩
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