Brevet FR2779443A1 — publié le 19991210

DISPOSITIF DE CULTURE DE CELLULES ORGANIQUES ET D'ETUDE DE LEUR ACTIVITE ELECTROPHYSIOLOGIQUE ET MEMBRANE UTILISEE DANS UN TEL DISPOSITIF La présente invention concerne un dispositif pour la culture d'amas de cellules organiques et pour l'étude de l'activité électrophysiologique des cellules, dans lequel les cellules sont placées sur au moins une membrane poreuse dont la face inférieure est en contact avec un liquide nutritif, ce dispositif comportant au moins une électrode agencée pour être en contact avec lesdites cellules organiques. La présente invention concerne également une membrane réalisée en une matière synthétique poreuse. Il existe actuellement différents dispositifs permettant de mesurer l'activité électrophysiologique d'amas de cellules organiques. Un tel dispositif est en particulier décrit dans la demande de brevet français FR-A-95 04410. Dans ce document, il est décrit un dispositif qui permet de maintenir en vie des explants tissulaire et de recueillir et d'analyser en continu l'activité électrophysiologioque et biochimique du tissu étudié. Ce dispositif est formé de deux demi-cartes formant respectivement la partie supérieure et la partie inférieure de l'interface qui s'assemblent pour former une carte destinée à être insérée dans un boîtier électronique spécialement conçu à cet effet. Ce dispositif donne des résultats satisfaisants, mais présente toutefois un certain nombre d'inconvénients. En effet, les électrodes sont forcées en direction des cellules jusqu'à ce qu'elles soient en contact avec cellesci. Après un certain temps, les électrodes et les cellules sont intimement liées. Lorsqu'il est nécessaire de relier les cellules, par exemple, pour réaliser une analyse au moyen d'un microscope, une partie d'entre elles restent fixées aux électrodes, ce qui a pour effet de détruire la structure de l'amas de cellules et les rendre ainsi inutilisables. En outre, la conception de la carte en deux demi-cartes implique la fabrication et l'assemblage d'un nombre élevé de pièces. Comme les électrodes sont disposées entre les deux demi-cartes, il faut qu'une de leur extrémité soit amenée dans une zone accessible par un connecteur électrique. Comme chaque carte est à usage unique, le coût d'utilisation dû au nombre de pièces et à la complexité du dispositif est élevé. La présente invention permet de pallier ces inconvénients en réalisant un dispositif bon marché, comportant un nombre de pièces faible et permettant d'effectuer une analyse électrophysiologique et/ou microscopique des cellules sans les détruire. Ce but est atteint par un dispositif tel que décrit en préambule et caractérisé en ce que les électrodes sont réalisées sur la membrane poreuse. Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif comporte un réseau d'électrodes. Chaque électrode comporte avantageusement une zone d'analyse disposée en contact avec les cellules et une zone de mesure agencée pour être mise en contact avec un appareil générant un signal électrique et/ou mesurant un signal électrique. La membrane poreuse est de préférence maintenue sur un support rigide. Ce support rigide contient avantageusement une chambre d'alimentation en liquide nutritif, cette chambre communiquant avec un conduit d'entrée et un conduit d'évacuation de liquide nutritif et étant pourvu d'une ouverture communiquant avec ladite membrane poreuse. Selon une forme de réalisation préférée, la membrane poreuse est surmontée d'une capsule agencée pour maintenir les cellules organiques en position sur les électrodes. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, les zones de mesure des électrodes du réseau d'électrodes sont disposées sur un cercle. Le réseau d'électrodes comporte avantageusement un moyen d'indexage de la position. Selon une forme de réalisation préférée, la membrane poreuse est transparente. Les buts fixés par l'invention sont également atteints par une membrane telle que définie en préambule et caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une électrode déposée sur cette membrane. Selon une forme de réalisation préférée, la membrane comporte un réseau d'électrodes déposé sur cette membrane. Selon une forme de réalisation préférée, chaque électrode comporte au moins une zone active et une zone de connexion. La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'un mode de réalisation particulier de l'invention et aux dessins annexés dans lesquels - la figure I est une vue de dessus du dispositif selon la présente invention, et - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne A-A de la figure 1. En référence aux figures, le dispositif 10 comporte un support 11 dans l'épaisseur duquel est réalisée une chambre d'alimentation 12 en liquide nutritif. Cette chambre d'alimentation communique avec un conduit d'entrée 13 lié à un système de perfusion (non représenté) de liquide nutritif. Cette chambre communique également avec un conduit d'évacuation 14 dudit liquide nutritif. Cette chambre comporte également une ouverture 15 dans le haut du support. Une membrane poreuse 16 transparente est placée sur le support 11 de façon à recouvrir l'ouverture 15. Cette membrane poreuse 16 comporte un réseau d'électrodes 17 réalisées directement sur la membrane. Chaque électrode 18 du réseau d'électrodes 17 comporte une zone d'analyse 19, une zone de mesure 20 et une zone de connexion 21. La zone d'analyse 19 est une partie non isolée de l'électrode. Cette zone se trouve au-dessus de l'ouverture 15 de la chambre d'alimentation 12. La zone de mesure 20 est également une partie non isolée de l'électrode. Elle est réalisée, par exemple, sous la forme d'un carré ayant une surface suffisante pour être facilement mise en contact avec un connecteur. La zone de connexion 21 est une partie isolée de l'électrode, reliant la zone d'analyse 19 à la zone de mesure 20. Les électrodes peuvent être réalisées, par exemple, en or ou en platine. Le réseau d'électrodes peut être réalisé essentiellement selon deux procédés distincts. Dans l'un des procédés, on évapore une couche d'or par exemple, sur la membrane poreuse au moyen d'un procédé connu sous la dénomination de "Plasma vapor deposition" (PVD). On dépose ensuite une couche de matière photorésistante. Cette couche est soumise à une insolation à travers un premier masque photographique reproduisant le réseau d'électrodes. L'ensemble est ensuite révélé. L'or est usiné chimiquement, puis la membrane est rincée avant que la première couche de matière photorésistante ne soit totalement dissolue. L'isolation de certaines parties du réseau d'électrodes est effectuée de la façon suivante: Une couche d'une deuxième matière photorésistante est déposée par trempage sur la membrane. Cette matière subit une cuisson, puis une nouvelle insolation est effectuée à travers un masque photographique reproduisant les zones isolées des électrodes. La membrane subit ensuite une révélation, puis un rinçage. Le réseau d'électrodes peut également être réalisé par évaporation d'or par procédé PVD à travers un premier masque. Le "réseau" d'isolant est ensuite déposé de façon similaire par un procédé PVD à travers un deuxième masque. L'isolation peut par exemple être de l'oxyde de titane. Dans le mode de réalisation illustré, les zones de mesure des électrodes sont disposées sur un cercle de telle façon qu'elles soient facilement accessibles pour activer les électrodes ou pour mesurer des signaux électriques. Le dispositif 10 comporte en outre une capsule 22 formée d'une paroi latérale et d'un fond partiellement ouvert. Cette capsule est fixée rigidement au- dessus de la membrane poreuse de telle façon que l'ouverture 15 de la chambre d'alimentation communique avec l'ouverture du fond de la capsule 22 par l'intermédiaire de la membrane poreuse 16. Cette capsule 22 comporte en outre un couvercle 23 qui peut être placé sur la capsule de façon à protéger son contenu du milieu extérieur. Ce couvercle peut être fermé hermétiquement. Le support 11 est rigide et comporte des moyens de maintien 24 et des moyens d'indexage 25 de sa position. Les moyens de maintien 24 peuvent être réalisés sous la forme de deux trous 26 coopérant avec deux tiges d'un boîtier de connexion (non représenté). Ces moyens de maintien permettent d'assurer le maintien en position du dispositif 10 dans ce boîtier de connexion. Les moyens d'indexage 25 sont, par exemple, formés par une encoche 27 coopérant avec un bossage (non représenté) du boîtier de connexion. Ils permettent d'assurer le positionnement correct du dispositif dans le boîtier de connexion et évitent en particulier que ce dispositif ne soit placé dans une position symétrique par rapport à la position correcte. Lors de l'utilisation du dispositif selon la présente invention, un amas cellulaire est placé dans la capsule, soit directement sur la membrane poreuse 16, soit sur une membrane poreuse utilisée pour la culture des cellules. Un liquide nutritif est amené dans la chambre d'alimentation 12 par le conduit d'entrée 13. Ce liquide entre en contact avec la membrane poreuse et recouvre totalement l'amas cellulaire de liquide nutritif, ce qui permet d'assurer une durée de vie importante des cellules. Le couvercle de la capsule est généralement maintenu fermé afin d'éviter des pollutions dues au milieu extérieur. Le film de liquide nutritif a également pour effet de plaquer l'amas cellulaire contre les électrodes, ce qui assure un bon contact électrique entre les électrodes et les cellules. Le dispositif est avantageusement placé dans un boîtier de connexion (non représenté) qui relie chacune des zones de mesure des électrodes à une entrée du boîtier de connexion. Ceci permet de transmettre de façon simple, un signal électrique à une ou plusieurs électrodes sélectionnées du réseau d'électrodes, en introduisant ce signal à l'entrée ou aux entrées correspondantes du boîtier de connexion. De même, ceci permet de mesurer de façon simple, un signal électrique d'une ou plusieurs électrodes du réseau d'électrodes. Les conduits d'entrée et d'évacuation permettent d'introduire des substances chimiques à tester, tout en maintenant le dispositif dans son environnement dans lequel les mesures électriques sont effectuées. La membrane poreuse étant transparente, I'amas cellulaire peut être analysé au microscope sans qu'il soit nécessaire de le retirer des électrodes et, par conséquent, sans détruire sa structure. Le dispositif selon la présente invention est généralement prévu pour un usage unique. Il est jeté après chaque analyse. Le nombre de pièces qui le compose a été réduit à un minimum. Ceci permet donc de réduire le coût du dispositif. La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit, mais s'étend à toute variante évidente pour un homme du métier. En particulier, la forme de la membrane poreuse 16 pourrait être non circulaire. En utilisant, par exemple, une membrane poreuse carrée, le positionnement des côtés du carré permettrait d'assurer le positionnement des électrodes. Ce positionnement peut être important lorsque le dispositif doit coopérer avec un boîtier de connexion dans lequel la position des connecteurs est fixe. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la culture d'amas de cellules organiques et pour l'étude de l'activité électrophysiologique des cellules dans lequel les cellules sont placées sur au moins une membrane poreuse dont la face inférieure est en contact avec un liquide nutritif, ce dispositif comportant au moins une électrode agencée pour être en contact avec lesdites cellules organiques, caractérisé en ce que les électrodes (18) sont réalisées sur la membrane poreuse (16). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un réseau d'électrodes (17). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque électrode (18) comporte une zone d'analyse (19) disposée en contact avec les cellules et une zone de mesure (20) agencée pour être mise en contact avec un appareil générant un signal électrique et/ou mesurant un signal électrique. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la membrane poreuse (16) est maintenue sur un support rigide (11). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le support rigide (11) contient une chambre d'alimentation (12) en liquide nutritif, cette chambre communiquant avec un conduit d'entrée (13) et un conduit d'évacuation (14) de liquide nutritif et étant pourvu d'une ouverture (15) communiquant avec ladite membrane poreuse (16). 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la membrane poreuse (16) est surmontée d'une capsule (22) agencée pour maintenir les cellules organiques en position sur les électrodes (18). 7. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les zones de mesure (20) des électrodes (18) du réseau d'électrodes (17) sont disposées sur un cercle. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réseau d'électrodes (17) comporte un moyen d'indexage (25) de la position. 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la membrane poreuse (16) est transparente. 10. Membrane réalisée en une matière synthétique poreuse, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une électrode (18) déposée sur cette membrane. 11. Membrane selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle comporte un réseau d'électrodes (17) déposé sur cette membrane. 12. Membrane selon la revendication 10 ou 11, caractérisée en ce que chaque électrode (18) comporte au moins une zone active et une zone de connexion (21).