INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Le procédé de l’invention permet d’appliquer un échantillon biologique provenant d’un sujet (e.g. échantillon de liquide cérébro-spinal, de sang, de mucus de salive ou encore un agent d’essai) dans un biorécepteur comprenant, avantageusement se présentant sous la forme de, un dispositif microfluidique multi-compartimentalisé intégrant une co-culture cellulaire pertinente (de cellules neuronales et/ou non-neuronales et/ou d’explant). De préférence l’échantillon est appliqué sur la culture de neurones de manière indirecte, c’est-à-dire que l’application ne se fait pas sur la culture de neurones mais sur au moins une des co-cultures associées qui agit alors via l’interface biologique connectée à la culture de neurones par des axones et/ou synapses s’étendant, par exemple, dans les microcanaux du dispositif microfluidique multi-compartimentalisé de l’invention. La réponse du réseau neuronal, à savoir une éventuelle modification de l’activité fonctionnelle du réseau neuronale, suite à l’application dudit échantillon biologique est ensuite enregistrée puis analysée. En particulier, ladite modification de l’activité fonctionnelle du réseau neuronale peut se traduire par tous les moyens connus de l’Homme du métier, en particulier par : - une communication fonctionnelle modifiée, c’est-à-dire des changements dans l’efficacité de la communication de cellule à cellule dans laquelle la capacité d’un ou plusieurs neurones à activer les neurones cibles auxquels ils sont connectés de manière synaptique ou non synaptique, est soit augmentée, soit diminuée, soit détruite; - une modification des réseaux de connexions axonales et/ou dendritiques, par exemple par destruction desdites axones et/ou dendrites ; - une modification d’un ou plusieurs types cellulaires affectant la communication neuronale, par exemple perturbation des cellules gliales uniquement au sein d’un nœud, et/ou - une modification des potentiels d’action, c’est-à-dire une augmentation ou une diminution de l’amplitude, de la fréquence, de la durée, du potentiel « seuil » permettant une dépolarisation membranaire et/ou du rythme des potentiels d’action. Ces altérations se traduisent alors par une modification d’au moins un paramètre sélectionné dans le groupe constitué par i) un coefficient de connexion ; ii) une moyenne des longueurs minimum inter-nœuds ; iii) une moyenne des potentiels d’action par seconde ; iv) un index de connectivité du réseau ; v) un score z ; vi) un coefficient de participation ; et vii) un index de centralité d’un nœud. Il s’ensuit l’obtention d’une signature d’activité fonctionnelle, issue de la corrélation desdits paramètres, qui est caractéristique d’un état pathologique ou non. In fine , le diagnostic est réalisé en comparant la signature d’activité fonctionnelle ainsi obtenue à une signature d’activité fonctionnelle dite « vrai positif », c’est-à-dire pour laquelle les marqueurs réseau sont des vrais positifs.
Le résultat de la mise en œuvre du procédé de l’invention dans un diagnostic différentiel permet d’obtenir un résultat en moins de 72 heures, avantageusement en moins de 48h, de préférence en moins de 24h, voire en moins de 12 heures, 6 heures, 3 heures, 2 heures 1 heures, ou en moins de 30 minutes, 20 minutes, 15 minutes ou encore moins de 10 minutes voire même immédiatement par analyse fonctionnelle du réseau de neurones.
Il ressort de ce qui précède que l’innovation de l’invention réside donc dans l’utilisation des marqueurs réseaux comme marqueurs de diagnostic, dans l’identification d’une architecture neurones-cellules-explant pertinentes (i.e. cellules neuronales ou non-neuronales ou explant tissulaire) pour l’établissement d’un diagnostic donné et dans la quantification des marqueurs réseaux par type de diagnostic permettant de certifier le diagnostic.
Un des avantages du procédé de l’invention est qu’il permet d’établir un diagnostic différentiel fiable, c’est-à-dire un diagnostic permettant de différencier une pathologie neurologique et/ou nerveuse d’une autre qui présentent des symptômes proches ou similaires, voire une pathologie qui présent peu ou pas de symptômes observables au cours d’une auscultation clinique primaire.
Un autre avantage du procédé de l’invention est qu’il assure un diagnostic différentiel rapide.
En outre, le procédé de l’invention permet d’améliorer le rapport spécificité/sensibilité. En effet, le procédé de l’invention présente une meilleure résolution de détection par rapport à un couplage de molécules classiques (e.g. ELISA) ou aux limites d’amplification de la PCR ; assure une spécificité du fait de l’utilisation de neurones et d’au moins une co-culture pertinente associée permettant de modéliser une architecture cellulaire et moléculaire spécifique pour diagnostiquer une pathologie donnée.
Une première moitié des Z modules Mj est connectée à ((N-1)/2)+K cellules élémentaires Ci en série à partir de l'extrémité V+ de l'association en série des N cellules de Ci de la batterie 201. Une deuxième moitié des Z modules est connectée à ((N-1)/2)+K cellules élémentaires Ci en série à partir de l'extrémité V- de l'association en série des N cellules de Ci de la batterie 201.
Plus particulièrement, les modules Mj d'indice j allant de 1 à Z/2 (M1, M2, M3 dans l'exemple de la ) sont connectés aux cellules Ci d'indice i allant de 1 à ((N-1)/2)+K (C1, C2, C3, C4, C5 dans l'exemple de la ), et les modules Mj d'indice j allant (Z/2)+1 à N-1 (M4, M5 et M6 dans l'exemple de la ) sont connectés aux cellules Ci d'indice i allant de ((N+1)/2)-K+1 à N (C2, C3, C4, C5, C6 et C7 dans l'exemple de la ).
Pour la première moitié des Z modules Mj, chaque module Mj a ses noeuds A et D reliés par la cellule Ci d'indice i égal à j, et, pour la deuxième moitié des Z modules Mj, chaque module Mj a ses noeuds A et D reliés par la cellule Ci d'indice i égale à j+1. Par exemple, le module M1 a ses noeuds A et D reliés par la cellule C1, et le module M5 a ses noeuds A et D reliés par la cellule C6.
En outre, pour la première moitié des Z modules Mj, chaque module Mj a son noeud A connecté à la borne de la cellule Ci d'indice i égal à j qui est du côté de la borne de la batterie 201 connectée à la cellule C1, et, pour la deuxième moitié des Z modules Mj, chaque module Mj a son noeud A connecté à la borne de la cellule Ci d'indice i égale à j+1 qui est du côté de la borne de la batterie connectée à la cellule CN (ou C7 dans l'exemple de la ).
Aucun des modules Mj n'a son noeud D commun avec le noeud D d'un des autres modules Mj. En outre, aucun des modules Mj n'a ses noeuds A et B communs avec les noeuds respectivement A et B de chacun des autres modules Mj. Par exemple, chaque module Mj a son noeud A non commun avec le noeud A de chaque autre module Mj, mais peut avoir son noeud B commun avec le noeud B d'un autre module Mj.
Comme N est supérieur ou égal à K+2, aucun des modules Mj ne voit la totalité des N cellules de la batterie entre ses noeuds A et B.
Le système 200 comprend N-1 modules de transfert d'énergie en tout.
La illustre un autre mode de réalisation d'un système 300 comportant une batterie 301 comprenant N cellules élémentaires en série, et un circuit d'équilibrage de charge connecté à la batterie 301.
Plus particulièrement, la illustre un exemple de mode de réalisation dans lequel le nombre Z de modules ayant chacun un même nombre K de cellules entre ses deuxième et troisième noeuds est égal à N-1. Dans l'exemple de la , K est égal à 3 et N est égal à 8 (donc Z est égal à 7). Dans d'autres exemples non illustrés, le nombre N est différent de 8, par exemple plus petit, ou, au contraire, plus grand que 8, et/ou le nombre K est différent de 3, par exemple plus petit, ou, au contraire, plus grand que 3.
La batterie 301 comprend N cellules élémentaires Ci, avec i un indice entier allant de 1 à N, connectées en série, par ordre d'indice croissant, entre les noeuds ou bornes V+ et V- de la batterie 201. Dans cet exemple, la borne positive de la cellule C1 et la borne négative de la cellule C8 sont respectivement connectées aux bornes V+ et V- de la batterie, et chacune des cellules intermédiaires C2 à C7 de la batterie a sa borne positive connectée à la borne négative de la cellule voisine d'indice inférieur, et sa borne négative connectée à la borne positive de la cellule voisine d'indice supérieur. Dans un autre exemple non illustré, la borne négative de la cellule C1 et la borne positive de la cellule C8 sont respectivement connectées aux bornes V- et V+ de la batterie, et chacune des cellules intermédiaires C2 à C7 de la batterie a sa borne négative connectée à la borne positive de la cellule voisine d'indice inférieur, et sa borne positive connectée à la borne négative de la cellule voisine d'indice supérieur.
Le circuit d'équilibrage de charge comprend Z modules d'équilibrage de charge Mj, avec j un indice entier allant de 1 à Z, ou, dit autrement, de 1 à N-1.
Les modules Mj sont connectés de sorte qu'aucun des modules Mj n'a son noeud D commun avec le noeud D d'un des autres modules Mj, et, en outre, aucun des modules Mj n'a ses noeuds A et B communs avec les noeuds respectivement A et B de chacun des autres modules Mj. Par exemple, chaque module Mj a son noeud A non commun avec le noeud A de chaque autre module Mj, mais peut avoir son noeud B commun avec le noeud B d'un autre module Mj.
Plus particulièrement, les modules Mj sont séparés en deux groupes G1 et G2, chaque groupe G1, G2 comprenant au plus N-K modules Mj. Le groupe G1 comprend Y modules Mj, avec Y entier ayant une valeur comprise entre K-1 et N-K, le groupe G2 comprenant alors N-1-Y modules Mj. Dit autrement, le groupe G1 comprend les modules Mj d'indice j allant de 1 à Y, et le groupe G2 comprend les modules Mj d'indice j allant de Y+1 à N-1. Dans l'exemple de la , Y est égal à 4, d'où il s'ensuit que le groupe G1 comprend les modules M1, M2, M3, M4 et que le groupe G2 comprend les modules M5, M6 et M7.
Les modules Mj du groupe G1 (indice j allant de 1 à Y) sont connectés à Y+K cellules Ci d'indice i allant de 1 à Y+K. Les modules Mj du groupe G2 (indice j allant de Y+1 à N-1) sont connectés aux cellules Ci d'indice i allant de Y+2-K à N.
Chaque module Mj du groupe G1 a ses noeuds A et D reliés par la cellule Ci d'indice i égal à j, et chaque module Mj du groupe G2 a ses noeuds A et D reliés par la cellule Ci d'indice i égal à j+1.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION Comme déjà évoqué précédemment, l’invention concerne, dans un premier mode de réalisation tel que représenté par les Figures 1 et 5, un biorécepteur comprenant un dispositif microfluidique multi-compartimentalisé comprenant, dans un premier mode de réalisation, un premier compartiment 1 et un deuxième compartiment 2, comprenant chacun la culture d’au moins un type de cellules ou d’explant ; et au moins un moyen formant une interface biologique 21 pour permettre une communication par connexion neuronale entre les premier et deuxième compartiments 1, 2.
Le biorécepteur de l’invention comprend également au moins un dispositif 40 permettant l’enregistrement de l’activité fonctionnelle des neurones sur une pluralité de points de mesure disposés de façon répartie spatialement dans le premier compartiment, le dispositif étant susceptible d’être combiné à un moyen de conversion 50 de l’activité fonctionnelle en données d’activité fonctionnelle, un moyen d’analyse 60 de ces données d’activité fonctionnelle agencé de manière à déterminer au moins un paramètre caractéristique de l’état du réseau de neurones dans le premier compartiment à partir des données d’activité fonctionnelle, l’au moins un paramètre étant sélectionné dans le groupe constitué par : i) un coefficient de connexion ; ii) une moyenne des longueurs minimum inter-nœuds ; iii) une moyenne des potentiels d’action par seconde ; et iv) un index de connectivité du réseau ou « Small World Index » ; v) un score z ou « z-score » ; vi) un coefficient de participation ou « Participation Coefficient » ; vii) un index de centralité d’un nœud ; et un moyen 70 pour réaliser une comparaison entre l’au moins un paramètre caractéristique de l’état du réseau de neurones et une valeur de référence d’au moins un paramètre caractéristique de l’état du réseau de neurones afin de déterminer l’effet d’un échantillon biologique.
Dans un deuxième mode de réalisation tel que représenté par la , le biorécepteur de l’invention comprend, en outre, un troisième compartiment 3 ; au moins un moyen 31 formant une interface biologique pour permettre une communication par connexion neuronale entre les premier et troisième compartiments 1, 3 et/ou au moins un moyen 32 formant une interface biologique pour permettre une communication par connexion neuronale entre les deuxième et troisième compartiments 2, 3.
Dans un troisième mode de réalisation tel que représenté par la , le biorécepteur de l’invention comprend, en outre, un quatrième compartiment 4 ; au moins un moyen 41 formant une interface biologique pour permettre une communication par connexion neuronale entre les premier et quatrième compartiments 1, 4 et/ou au moins un moyen 42 formant une interface biologique pour permettre une communication par connexion neuronale entre les deuxième et quatrième compartiments 2, 4 et/ou au moins un moyen 43 formant une interface biologique pour permettre une communication par connexion neuronale entre les troisième et quatrième compartiments 3, 4.
Dans un quatrième mode de réalisation tel que représenté par la , le biorécepteur de l’invention comprend, en outre, un cinquième compartiment 5 ; au moins un moyen 51 formant une interface biologique pour permettre une communication par connexion neuronale entre les premier et cinquième compartiments 1, 5 et/ou au moins un moyen 52 formant une interface biologique pour permettre une communication par connexion neuronale entre les deuxième et cinquième compartiments 2, 5 et/ou au moins un moyen 53 formant une interface biologique pour permettre une communication par connexion neuronale entre les troisième et cinquième compartiments 3, 5 et/ou au moins un moyen 54 formant une interface biologique pour permettre une communication par connexion neuronale entre les quatrième et cinquième compartiments 4, 5.
Tel que représenté par les et 7, la mise en œuvre du procédé in vitro ou ex vivo de détermination de l’effet d’un échantillon biologique sur un modèle biologique selon l’invention permet d’obtenir un enregistrement de l’activité fonctionnelle des neurones Figures 6 et 7A en culture dans le premier compartiment 1, c’est-à-dire, un enregistrement de l’activité extracellulaire des neurones qui se traduits par des pics appelés « spikes » qui, quand un réseau de neurones est synchronisé (ou en condition non-pathologique), apparaissent périodiquement. Ainsi, une forte activité du réseau de neurones en culture dans le premier compartiment 1 est observé par la présence de rafale de pics appelés « burst ». Au contraire, d’autres types de neurones, comme les neurones GABAergiques, ne présentent pas une activité fonctionnelle synchronisée (données non représentées). Dans ce cas, la perturbation éventuelle de l’activité fonctionnelle ne se traduira pas par une désynchronisation des « spikes » et/ou une diminution ou absence des « burst », mais pas une modification des paramètres caractéristiques de l’état du réseau de neurones selon l’invention.
Cet enregistrement de l’activité fonctionnelle des neurones sous forme de réseau en culture dans le premier compartiment est soumis à un moyen de conversion 50 permettant d’obtenir des données d’activité fonctionnelle, en particulier des données binaires (Figures 6 et 7B).
Ces données d’activité fonctionnelle sont à leur tour soumise à un moyen d’analyse 60 agencé de manière à déterminer au moins un paramètre caractéristique de l’état du réseau de neurones dans le premier compartiment à partir des données d’activité fonctionnelle, l’au moins un paramètre étant sélectionné dans le groupe constitué par : i) un coefficient de connexion ; ii) une moyenne des longueurs minimum inter-nœuds ; iii) une moyenne des potentiels d’action par seconde ; et iv) un index de connectivité du réseau ou « Small World Index » ; v) un score z ou « z-score » ; vi) un coefficient de participation ou « Participation Coefficient » ; vii) un index de centralité d’un nœud.
In fine , ces données/paramètres caractéristiques de l’état du réseau de neurones sont corrélés et peuvent être représentés sous forme d’un graphique de corrélation croisée (Figures 6 et 7C).
Le biorécepteur comprend un moyen 70 pour réaliser une comparaison entre l’au moins un paramètre caractéristique de l’état du réseau de neurones et une valeur de référence d’au moins un paramètre caractéristique de l’état du réseau de neurones afin de déterminer l’effet de l’application d’un échantillon biologique sur un modèle biologique et, par conséquent, de déterminer la présence ou non d’une atteinte neurologiques et/ou nerveuse chez un sujet, voire d’identifier de nouvelles solutions thérapeutiques (nouvelles molécules ou encore nouvelles posologie) à partir du criblage d’agents d’essai.
En particulier, lorsque la moyenne des potentiels d’action par seconde a une valeur supérieure à 0,5 alors il est possible d’analyser au moins un paramètre étant sélectionné dans le groupe constitué par : i) un coefficient de connexion ; ii) une moyenne des longueurs minimum inter-nœuds ; et iv) un index de connectivité du réseau ou « Small World Index » ; v) un score z ou « z-score » ; vi) un coefficient de participation ou « Participation Coefficient » ; vii) un index de centralité d’un nœud; En particulier, l’analyse comprend, avantageusement consiste en, la détermination de la valeur du ratio coefficient de connexion:moyenne des longueurs minimum inter-nœuds, permettant in fine , de déterminer l’index de connectivité du réseau qui sera alors le paramètre mis en œuvre dans l’étape de comparaison.
Exemples de realisation La présente invention va être illustrée plus avant en rapport avec un biorécepteur comprenant un dispositif microfluidique multi-compartimentalisé 10 comprenant 2 compartiments (exemples 1 à 3) ou 5 compartiments (exemple 4). Toutefois, ces exemples ne sont en aucun cas limitatifs de l’invention.
Exemple 1 : Diagnostic de la maladie d’Alzheimer Contexte
Plus de 10 millions de personnes en Europe souffrent de maladies neurodégénératives telles que la maladie d’Alzheimer (MA) et ce chiffre tend à doubler dans moins de 20 ans. Il n’existe aucun traitement curatif pour ces troubles et la recherche de nouveaux traitements est rendue difficile par la complexité d’établir un diagnostic différentiel fiable. Les premières lésions de la MA apparaissent dans l’hippocampe, qui est une zone du cerveau impliquée dans les processus de mémorisation (enregistrement, restitution et organisation des souvenirs) et dans la gestion des émotions, avant de diffuser progressivement en direction des zones externes en suivant les connexions établies entre les différentes régions cérébrales. L’hippocampe est une structure composée de cellules gliales (astrocytes ou cellules microgliales) et, de neurones dont la grande majorité sont des neurones glutamatergiques et GABAergiques.
Le biorécepteur de l’invention se présente sous la forme d’un dispositif multi-compartimenté dans lequel un premier compartiment comprend la culture de neurones glutamatergiques humains dérivés de cellules souches et, un second compartiment comprend la culture de neurones GABAergiques humains dérivés de cellules souches.
La est une vue schématique d’un plan d’une ébauche fibreuse du corps de la plateforme réalisée par tissage tridimensionnel.
La est une vue schématique d’un plan d’une préforme fibreuse obtenue par mise en forme de l’ébauche fibreuse de la .
La est une vue schématique en coupe de la disposition des préformes fibreuses des figures 4 et 5 dans un outillage d’injection rigide.
La est une vue schématique en coupe de la disposition des préformes fibreuses des figures 4 et 5 dans un outillage d’injection comprenant une membrane souple.
La illustre une soufflante de turbomachine 1 en vue éclatée comprenant un disque de rotor 10 portant une pluralité d’aubes de soufflante 20, les pieds 21 des aubes 20 étant engagés dans des rainures axiales 11 formées dans le disque de rotor 10. Les aubes 20 sont séparées par des plateformes inter-aubes 100 fixées sur le disque de rotor 10.
On définit une première direction D 1 qui correspond au sens général d’écoulement des gaz de la turbomachine. On définit également une deuxième direction D 2 tangentielle et/ou circonférentielle, qui correspond à la direction de succession alternée des plateformes inter-aubes 100 et des aubes. Enfin, on définit une troisième direction D 3 radiale perpendiculaire à la première direction.
Pour des raisons de simplification, les première, deuxième et troisième directions du repère de la soufflante sont également utilisées pour le repère de la plateforme, les directions du repère de la plateforme correspondant aux directions du repère de la soufflante lorsque ladite plateforme est montée sur ladite soufflante.
La plateforme inter-aubes 100 illustrée sur les figures 1 et 2 comprend un corps 110 ainsi qu’un premier bord latéral sacrificiel 151 et un deuxième bord latéral sacrificiel 152. Le corps 110 de la plateforme 100 comprend une base 120 présentant une première surface 121 et une deuxième surface 122 opposées. La première surface 121 est destinée à délimiter une veine d’écoulement de la soufflante. Lorsque la plateforme 100 est montée sur la soufflante, la première surface 121 et la deuxième surface 122 s’étendent en longueur selon la première direction D 1 , c’est-à-dire dans le sens général de l’écoulement du gaz de la turbomachine, et s’étendent en largeur selon la deuxième direction D 2 entre les deux aubes adjacentes encadrant la plateforme 100.
Le corps 110 de la plateforme 100 comprend en outre au moins deux pattes 130 s’étendant radialement depuis la deuxième surface 122 de la base 120 et pouvant remplir une fonction de raidisseur. Lorsque la plateforme 100 est montée sur la soufflante, les pattes 130 s’étendent selon la troisième direction D 3 , vers le disque de rotor. Les pattes 130 s’étendent également dans la longueur de la première surface 121 et de la deuxième surface 122. Ainsi, lorsque la plateforme 100 est montée sur la soufflante, les pattes 130 s’étendent selon la première direction D 1 , c’est-à-dire dans le sens général de l’écoulement du gaz de la turbomachine.
Le premier bord latéral sacrificiel 151 et le deuxième bord latéral sacrificiel 152 s’étendent de part et d’autre de la base 120 du corps 110 de la plateforme 100, dans la longueur de la première surface 121 et de la deuxième surface 122. Le premier bord latéral sacrificiel 151 et le deuxième bord latéral sacrificiel 152 sont donc joints à la base 120 du corps 110 de la plateforme 100.
De préférence, le premier bord sacrificiel 151 et le deuxième bord sacrificiel 152 comprennent chacun respectivement une surface de prolongement 151a et 152a située dans le prolongement de la première surface 121 de la base 120 selon la deuxième direction D 2 . De préférence, la longueur de la surface de prolongement 151a, 152a selon la deuxième direction D 2 est comprise entre 6 mm et 11 mm.
De préférence, le premier bord sacrificiel 151 et le deuxième bord sacrificiel 152 présentent une épaisseur selon la troisième direction D 3 inférieure à l’épaisseur de la base 120 du corps 110 selon la troisième direction D 3 . De préférence, l’épaisseur des premier et deuxième bords sacrificiels 151 et 152 est comprise entre 1,5 mm et 2,2 mm.
De préférence, le premier bord sacrificiel 151 et le deuxième bord sacrificiel 152 présentent une épaisseur qui augmente régulièrement selon la deuxième direction, de leur jonction avec le corps 110 jusqu’à leur extrémité libre 151b ou 152b.
De préférence, l’épaisseur selon la troisième direction D 3 des premier et deuxième bords sacrificiels 151, 152 à leur extrémité libre 151b, 152b est inférieure ou égale à 2,2 mm.
En particulier, le premier bord sacrificiel 151 et le deuxième bord sacrificiel 152 peuvent présenter une section selon un plan de coupe perpendiculaire à la première direction ayant une forme de trapèze rectangle n’ayant que deux côtés parallèles. Lesdits deux côtés parallèles s’étendent selon la troisième direction D 3 .