Brevet FR3075818A1 — publié le 20190628

SYSTEME D'ETUDE DU PASSAGE TRANSPLACENTAIRE EX-VIVO DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un dispositif adapté pour l'étude des 5 échanges transplacentaires entre le foetus et la mère et plus particulièrement des échanges au niveau d'un placenta dont la structure est non consolidée, le placenta étant préférentiellement âgé d'un mois et demi à quatre mois. L'invention concerne également une méthode d'étude du passage transplacentaire de molécules, en particulier des xénobiotiques mais 10 également de molécules endogènes tels que les nutriments, depuis la circulation maternelle vers la circulation foetale ou bien depuis la circulation foetale vers la circulation maternelle. ETAT DE LA TECHNIQUE 15 Le placenta est l'organe à l'interface entre la mère et le foetus. Il est indispensable à l'implantation de l'embryon puis au maintien de la grossesse et au bon développement du foetus. La détermination du passage transplacentaire des médicaments et autres xénobiotiques représente un domaine de recherche primordial pour des 20 questions évidentes de santé publique. Le modèle du placenta humain à terme perfusé ex-vivo représente à ce jour la seule méthode dynamique restituant les conditions physiologiques de fonctionnement in utero du placenta humain en fin de grossesse. Cette méthodologie est bien maîtrisée mais ne concerne que les placentas obtenus 25 après la délivrance (placentas dits - à terme »). A cet égard, Schneider et al. (Schneider, H., Panigel, M., Et Dancis, J. (1972), Transfer across the perfused hunnan placenta of antipyrine, sodium, and leucine, American journal of obstetrics and gynecology, 114(6), 822-828) décrivent une méthode pour la perfusion ex-vivo d'antipyrine, de sodium et de L-leucine 30 dans un cotylédon isolé. Conings et al. (J. of Pharnnacological and Toxicological Methods, 88 (2017) 25-31) décrivent un protocole de perfusion ex-vivo d'un placenta humain à terme pour l'étude du passage transplacentaire de médicaments ou de composés environnementaux. Conings et al. décrivent ainsi un logement muni d'orifices permettant d'introduire des cathéters pour 35 la circulation foetale et d'une sortie fluidique pour le flux maternel. Le 2 placenta post-partum est récupéré, les cotylédons intacts identifiés, les veines et artères foetales d'un cotylédon intact sont identifiées et canulées afin de procéder à un lavage avec un milieu adéquat. Du côté maternel, la circulation maternelle est établie via un cathéter planté dans l'espace intervilleux du cotylédon et relié à une pompe. Le placenta est ainsi disposé dans le logement, face maternelle vers le haut, dans laquelle le cathéter est planté, face foetale vers le bas, artère et veine connectées à des cathéters qui sont eux même reliés à une pompe péristaltique afin d'établir la circulation foetale. Ce dispositif et les méthodes mises en oeuvre grâce à celui-ci sont adaptés pour un placenta à terme, dont l'unité fonctionnelle est le cotylédon et dont la structure est bien identifiée et dite consolidée. Cette structure est par exemple décrite par Boyd, J.D. et Hamilton, W. J.( Boyd, J. D., Et Hamilton, W. J., 1970, The human placenta, Vol. 212, Heffer). Cette structure du placenta permet de perfuser l'espace intervilleux avec la solution à tester par l'insertion directe du cathéter dans le cotylédon au niveau de la face maternelle à travers la décidue. Cependant, un tel dispositif n'est absolument pas adapté pour l'étude et l'utilisation d'un placenta dont la structure est non consolidée. Le développement du placenta humain au cours de la grossesse et particulièrement au cours des quatre premiers mois de grossesse est tout à fait particulier, spécifique de l'espèce humaine et primordial pour le développement du foetus et l'issue de la grossesse. Ainsi, après la fécondation, au moment de la placentation, l'embryon 25 s'entoure d'une couche de trophoblastes où s'organisent une arborescence de villosités et la circulation utéro-placentaire. Jusqu'à la fin du premier trimestre, les artères maternelles sont obstruées par des trophoblastes et les échanges se font avec le plasma. C'est après le premier trimestre que les bouchons trophoblastiques commencent à 30 disparaître, laissant ainsi le sang irriguer l'espace intervilleux, l'acquisition d'une structure bien consolidée se mettant définitivement en place au cours du cinquième mois de grossesse (Boyd, J. D., Et Hamilton, W. J., 1970, The human placenta, Vol. 212, Heffer). La villosité placentaire est formée d'un axe nnésenchynnateux d'origine 35 embryonnaire où se développent les vaisseaux foetaux et est bordée par le 3 trophoblaste. Les cellules trophoblastiques villeuses forment une couche de cellules rnononucléées (cytotrophoblastes) qui se différencient par fusion en syncytiotrophoblastes rnultinucléés recouvrant l'ensemble des villosités. Le syncytiotrophoblaste se forme et se régénère tout au long de la grossesse par 5 fusion et différenciation des cellules cytotrophoblastiques sous-jacentes. Ce syncytiotrophoblaste se caractérise à sa surface apicale par une membrane rnicrovillositaire qui, en contact avec le sang maternel, assure les fonctions hormonales, d'échanges et d'homéostasie entre la mère et le foetus. Ainsi, l'épaisseur de l'interface nnaterno-foetale séparant les 10 circulations maternelle et foetale diminue au cours de la grossesse. Au cours du premier trimestre, les cytotrophoblastes forment une couche continue. Au cours de la grossesse, cette couche devient plus fine, présentant des cellules isolées mais jointives situées entre le syncytiotrophoblaste et la membrane basale. L'épaisseur de la barrière placentaire diminue donc de sensiblement 15 100 [Inn lors du deuxième mois de grossesse à sensiblement 5 [Inn en fin de grossesse. De même, on observe une augmentation progressive de la surface d'échange en raison de la croissance du placenta, concomitante de la poursuite du processus de ramification de l'arbre villositaire. Ainsi, la surface d'échange évolue de sensiblement 3 nre dans un placenta âgé de 28 semaines 20 d'aménorrhée à sensiblement 15 m2 dans un placenta à terme. Enfin, le débit utérin, estimé à environ 50 rnLanin-1 dans un placenta âgé de 10 semaines d'aménorrhée va progressivement augmenter pour atteindre 400-500 rnL.rnin1 dans un placenta à terme. Ainsi, les mécanismes d'échanges entre la mère et le foetus apparaissent très différents entre un placenta âgé de 1 à 4 mois d'un placenta à terme, du fait des différences d'épaisseur de la barrière placentaire, d'une consolidation ou non de la structure du placenta et des différences de surface et de circulation entre le début de la grossesse et le terme. Il est connu que l'exposition d'une femme enceinte à des agents xénobiotiques (par exemple des médicaments, polluants, cosmétiques et additifs alimentaires) requiert une grande vigilance. En effet, ces différentes molécules, une fois dans la circulation sanguine maternelle sont susceptibles d'agir directement sur le foetus, si elles traversent la barrière placentaire. 4 Le passage des molécules à travers les membranes placentaires s'effectue grâce à différents mécanismes que sont le transport passif, le transport facilité et le transport actif. Le transport passif peut être décrit par la loi de Fick : 5 17diff = D. S. CmA Cf , OÙ Vdiff est le taux de diffusion d'une molécule, D le coefficient de diffusion d'une molécule, S l'aire de surface d'échange, Cm la concentration 10 dans la circulation maternelle, Cf la concentration dans la circulation foetale et A l'épaisseur de la membrane. Le transport passif n'est pas saturable et n'est pas sujet à l'inhibition compétitive. Quand les produits traversent le placenta de façon passive, leur passage est fonction de leur concentration dans la circulation maternelle, de 15 leurs propriétés physico-chimiques et des propriétés du placenta. Des variations de ces paramètres peuvent modifier le passage des médicaments. Le transport par diffusion passive est favorable aux molécules ayant un faible poids moléculaire ( REVENDICATIONS1. Système (1) d'étude du passage ou de la métabolisation transplacentaire ex-vivo d'un composé test (C), comprenant : - une chambre de réception (3) d'un placenta (5) dont la structure est non consolidée, - un cathéter d'injection (81) adapté pour injecter une solution foetale (f) dans l'artère foetale du placenta et irriguer des villosités placentaires lorsque le placenta est reçu dans la chambre de réception (3), - un cathéter de collecte (82) adapté pour collecter la solution foetale (f) depuis la veine foetale du placenta, lorsque le placenta est reçu dans la chambre de réception, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de mise en contact d'au moins une partie des villosités placentaires irriguées par la solution foetale (f) avec une solution maternelle (m), lorsque le placenta est reçu dans la chambre de réception, ladite solution foetale (f) et/ou ladite solution maternelle (m) comprenant au moins un composé test (C). 2. Système selon ta revendication 1, dans lequel la chambre de réception (3) du placenta est au moins partiellement définie par une paroi (4) présentant au moins un orifice (9), et dans lequel les moyens de mise en contact des villosités placentaires avec une solution maternelle (m) comprennent une cavité (2) au moins partiellement définie par la paroi (4) et adaptée à contenir la solution maternelle (m), la paroi (4) séparant la cavité (2) et la chambre de réception (3) du placenta, de sorte qu'au moins une partie des villosités placentaires (5) du placenta supporté par la paroi dans la chambre de réception puisse être mise en contact avec la solution maternelle (m) contenue dans la cavité (2) via l'orifice (9). 3. Système selon la revendication 2, dans lequel le diamètre de l'orifice (9) est inférieur à 5 cm. 26 4. Système selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel la cavité (2) est une chambre de perfusion comprenant une entrée fluidique (10) et une sortie fluidique (11). 5 5. Système selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant une première conduite (12), dans lequel le cathéter d'injection (81) et le cathéter de collecte (82) sont reliés fluidiquement par au moins la première conduite (12), le système comprenant une pompe (14) adaptée pour entraîner un écoulement dans ladite première conduite (12). 10 6. Système selon l'une des revendications 4 ou 5, comprenant une deuxième conduite (13) reliée à la chambre de perfusion, l'entrée fluidique (10) et la sortie fluidique (11) étant reliées fluidiquement par au moins la deuxième conduite (13), le système comprenant une pompe 15 (14) adaptée pour entraîner un écoulement dans la deuxième conduite. 7. Système selon l'une des revendications 2 à 6, comprenant un placenta (5) dont la structure est non consolidée, le placenta étant agencé de manière à présenter une face maternelle (6) présentant des villosités 20 placentaires en regard de la paroi (4), au moins une partie des villosités placentaires étant présentées à la cavité (2) par l'orifice (9). 8. Système selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le système (1) comprend un élément choisi parmi un capteur de pH, un capteur de 25 température, un capteur d'oxygène, un capteur de pression et un moyen de mesure de la concentration du composé test (C) et/ou d'un composé métabolite (Cm) dont le passage transplacentaire est testé. 9. Système selon l'une des revendications 1 à 8, comprenant des moyens 30 d'asservissement de la concentration d'un composé de la solution maternelle (m) et/ou de la solution foetale (f) à une valeur consignée. 10. Système selon l'une des revendications 2 à 9, dans lequel la cavité présente une ouverture configurée pour permettre un prélèvement de 35 la solution maternelle. 27 11. Méthode (100) ex-vivo d'étude du passage transplacentaire d'un composé test (C) ou de la métabolisation d'un composé test (C) en un composé métabolite (Cm), comprenant les étapes suivantes : 5 a) fourniture d'un placenta (5) âgé dont la structure est non consolidée, présentant une face maternelle (6) et une face foetale (7) et comprenant une artère foetale et une veine foetale, b) pose d'un cathéter d'injection (81) sur une artère foetale et pose d'un cathéter de collecte (82) sur une veine foetale, 10 c) perfusion du placenta (5) par injection via le cathéter d'injection (81) d'une solution foetale (f) dans l'artère foetale et récupération via un cathéter de collecte (82) de la solution foetale à partir de la veine foetale, de manière à irriguer des villosités placentaires présentées par ta face maternelle (6) du 15 placenta; d) mise en contact d'au moins une partie des villosités placentaires irriguées par la solution foetale (f) et présentées par la face maternelle (6) du placenta avec une solution maternelle, ladite solution foetale et/ou ladite solution maternelle comprenant au 20 moins un composé test, e) détection du passage transplacentaire du composé test (C) et/ou de la métabolisation du composé test (C) en composé métabolite (Cm). 25 12. Méthode selon la revendication 11, comprenant une étape b') après l'étape b) et avant l'étape c), l'étape b') comprenant la perfusion du placenta (5) par injection via un cathéter (81) au niveau de l'artère foetale d'une solution foetale (f') comprenant un indicateur coloré permettant d'identifier au moins une villosité placentaire irriguée _par 30 ladite solution foetale (f'). 13. Méthode selon la revendication 11 ou 12, caractérisée en ce que la solution foetale et/ou la solution maternelle contient un composé marqueur, ledit composé marqueur présentant un taux de passage 35 transplacentaire prédéterminé. 28 14. Méthode selon la revendication 13, dans laquelle le composé marqueur est l'antipyrine. 15. Méthode selon la revendication 13 ou 14, dans laquelle on normalise 5 la quantité de composé test (C) et/ou la quantité de composé métabolite (Cm) détectée lors de l'étape e) par une quantité de composé marqueur mesurée. 16. Méthode selon l'une des revendications 11 à 15, dans laquelle la 10 solution maternelle (m) comprend un inhibiteur de transporteur placentaire. 17. Méthode selon l'une des revendications 11 à 16, dans laquelle on met en oeuvre l'étape d) en déposant le placenta (5) dans un système 15 selon l'une quelconque des revendications 1 à 10. 18. Méthode selon la revendication 17, dans laquelle on met en oeuvre l'étape d) en déposant le placenta (5) dans un système selon l'une quelconque des revendications 2 à 10, et dans laquelle la cavité remplie 20 de solution maternelle (m) est alimentée en ladite solution par une entrée fluidique (10) et vidée en ladite solution par une sortie fluidique (11) afin de créer un écoulement de solution maternelle à un débit compris entre 1 mL.min-1 et 20 mL.min-1. 25 19. Méthode selon l'une des revendications 11 à 18, dans laquelle le débit de solution foetale est compris entre 50 pL.min-1 et 300 pL.min-1. 20. Méthode selon l'une des revendications 11 à 19, dans laquelle la solution maternelle et/ou la solution foetale comprend un 30 microorganisme ou un fragment de microorganisme choisi au moins parmi une bactérie, un virus, un organisme unicellulaire et une molécule issue d'une bactérie, d'un virus ou d'un organisme unicellulaire.