DEVICE FOR STUDYING CELLULAR MIGRATION

Abstract: 1. Device for studying cellular migration, intended in particular for studying leucocytary and monocytary migration, of the type having at least one migration chamber (12) which comprises a base provided with a flat sided opening (14), a first duct (16) opening into each chamber (12) in the region of its top and a second duct (18) opening also into each chamber (12) on the lateral side wall thereof substantially at mid height between its top and its base, the said ducts (16, 18) being connected by an external connection circuit incorporating a circulation pump characterised in that it contains in addition a plurality of ducts (20) opening into each chamber (12) in the region close to its base and an external chamber (22) enclosing the assembly of the migration chamber or chambers (12) except at the base opening (14), the external chambers (22) and the migration chamber(s) (12) being connected in a pressure-tight manner, in particular at the level of their base, and delimiting between themselves a space (24) intended to be traversed by a temperature regulating fluid circulating between an inlet duct (26) and an outlet duct (28) of the external chamber (22), in that the assembly of ducts (20) opening in the region of the base of each migration chamber (12) is connected to the second duct (18) opening at mid height of each chamber (12) in a manner to ensure a permanent agitation by liquid flow of the reactive liquid medium contained in each migration chamber (12) and in that the edge of the opening (14) arranged in the base of each migration chamber (12) is provided in a manner to permit either the placing of the device on the skin with the interposition of a micro-porous filter (30) of a porosity in the order of 3 to 5 mu m, or possibly positioning of the device directly on a mucous membrane.

Description: Cellule de migration cellulaire La présente invention concerne une cellule de migration cellulaire, en particulier destinée à l'étude de la migration leucocytaire et monocytaire. La cellule selon l'invention trouve notamment son application dans le domaine de l'expertise clinique et biologique en pharmacotoxicologie humaine et/ou animale, dans les bilans d'études des fonctions leucocytaires en clinique infectieuse et allergologique, ainsi que dans le domaine de la recherche fondamentale sur les fonctions des leucocytes. Dans la technique antérieure relative à un tel type de matériel, on connait la chambre de migration de H. Senn (rez. Fr. Et. Clin. Biol 1969, 14, 373-377) et la chambre de Ho Dunsky "Skin Chamber" (J. Allergy Clin. Immunol. 1978, 26, 2, 127-130). Ces cellules de la technique antérieure sont essentiellement constituées par une chambre unique sans voies d'entrée et de sortie pour la chambre Senn, et sont directement appliquées sur une abrasion cutanée "skin window", sans interposition d'un quelconque matériau pour la chambre Dunsky. Il convient par ailleurs de noter qu'un grand nombre de techniques d'études de la migration cellulaire à partir d'une abrasion cutanée "skin window" ont été décrites depuis la publication initiale de Rebuk J.W. (Ann. N.Y. Aca. Sci., 1955, 59, 757-794). Le principe de base de l'ensemble de cette technique, dite directe, comporte la seule application d'une lamelle de verre directement sur l'abrasion cutanée, puis consiste à numéroter les éléments cellulaires adhérant à cette lamelle de verre, après coloration adéquate. La présente invention se rapporte à une cellule de migration cellulaire qui est caractérisée par le fait qu'elle contient - au moins une chambre interne qui est ouverte à sa base et qui est munie - d'un premier conduit d'entrée ménagé au voisinage du sommet de ladite chambre interne - d'un second conduit d'entrée ménagé sur la paroi latérale de ladite chambre interne, sensiblement à mi-hauteur entre le sommet et la base de cette dernière, et - d'une pluralité de conduits de sortie dispo sés au voisinage immédiat de la base de la dite chambre interne - une chambre externe enveloppant l'ensemble de la ou des chambre (s) interne(s), les chambres externe et interne(s) étant réunies de façon étanche afin de définir entre elles un espace destiné à être traversé par un fluide de thermost# tage circulant entre un conduit d'entrée et un conduit de sortie de la chambre externe. Ladite cellule est en outre caractérisée par le fait que l'ensemble des conduits de sortie d'une chambre interne est connecté audit second conduit d'en trée de façon à assurer une agitation permanente, par flux liquidien, du milieu réactif liquide contenu dans ladite chambre interne, et par le fait que la réunion entre chambre externe et chambre(s) interne(s) au niveau de leur base est réalisée de manière à définir une surface plane destinée à autoriser soit la mise en place de ladite cellule sur la peau avec interposition d'un filtre micropore, soit éventuellement la mise en place directe de la cellule sur une muqueuse, D'autres caractéristiques et avantages de la cellule selon l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée faite ci-après en référence aux dessins annexés, et sur lesquels - la figure 1 représente une vue en perspective d'un mode de réalisation particu lier de la cellule selon l'in vent ; - les figures 2 et 3 représentent des coupes de cellules du type de celle re présentée à la figure 1 - la figure 4 est une vue de dessous de la cellule selon l'invention, et - la figure 5 illustre la mise en place d'une cellule selon l'invention sur le bras d'un témoin. La cellule de migration cellulaire 10 selon l'invention contient au moins une chambre interne 12. Sur les dessins annexés, la cellule 10 ne comporte qu'une seule chambre intérieure 12, mais il est parfaitement clair que la présente invention s'étend également à des cellules de migration cellulaire incorporant plusieurs chambres internes du type de la chambre 12 décrite ici. Cette chambre interne 12 présente à sa base une ouverture 14 et comporte en outre un premier conduit d'entrée 16 ménagé au voisinage du sommet de ladite chambre 12, ainsi qu'un second conduit d'entrée 18 ménagé sur la paroi latérale de la chambre interne 12, sensiblement à mi-hauteur entre le sommet et la base de cette dernière. La chambre interne 12 comporte enfin une pluralité de conduits de sortie 20 disposés au voisinage immédiat de la base de ladite chambre 12. La cellule 10 comporte également une chambre externe unique 22 enveloppant l'ensemble de la ou des chambres internes 12. Comme cela apparait sur les figures 2 et 3, les chambres externe 22 et interne(s) 12 sont réunies de façon étanche afin de définir entre elles un espace 24 destiné à être traversé par un fluide de thermostatage. L'espace 24 ménagé entre les.parois internes de la chambre externe 22 et les parois externes de la chambre interne 12 doit être suffisant pour permettre une bonne circulation du liquide de thermostatage entre un conduit d'entrée 26 et un conduit de sortie 28 de la chambre externe 22. Cette caractéristique est importante, étant donné que le volume interne de la ou des chambre(s) interne(s) doit être constant au cours de l'utilisation de la cellule et ne doit donc pas être sensible aux variations de volume liées à des différences de température. Ce thermostatage de la cellule de migration selon l'invention permet également de maintenir une température optimale pour le déroulement des réactions enzymatiques liées au réactif déposé dans la chambre interne. Il est donc ainsi possible, en faisant varier la température du liquide de thermostatage, et partant de la cellule, d'accélérer et/ou de bloquer telle ou telle réaction enzymatique, Selon un mode de réalisation avantageux, les conduits d'entrée et de sortie de la chambre interne traversent l'espace dans lequel circule le fluide de thermostatage Selon une autre caractéristique de la présente invention, l'ensemble des conduits de sortie 20 de la chambre interne 12 est connecté au second conduit dten- trée 18 de façon à assurer une agitation permanente, par flux liquidien, du milieu réactif liquide contenu dans ladite chambre interne 12. Pour entretenir ce flux de liquide, le circuit de connexion comporte une pompe, non représentée, de type classique par exemple une pompe par étirement ou une pompe péristaltique. Comme cela apparaît aux figures 2 et 3, la réunion entre chambre externe et chambre(s) interne(s), au niveau de leur base, est réalisée de manière à définir une surface plane. Cette surface plane est destinée à recevoir, comme illustré aux figures 2 et 3, un filtre micropore 30. Un tel filtre 30 peut être du type "millipore" présentant une porisité comprise entre environ 3 et environ 5 microns. Bien entendu, la porosité particulière sera choisie en fonction du type des cellules étudiées. Le filtre micropore 30 est fixé de façon étanche sur la surface plane de réunion des bases des chambres externe 22 et interne(s) 12, par exemple par collage. Un tel filtre permet de recueillir les cellules qui ont migré à partir de l'abrasion cutanée. On peut ainsi compter à l'intérieur du filtre les cellules déplacées et déterminer un index de migration cellulaire. Ce filtre permet en effet de recueillir les cellules migrantes (polynucléaires neutrophiles, monocytes, basophiles etc.) présentes dans le tissu sous-jacent à l'abrasion cutanée. Les cellules ont, en effet, la possibilité de s'infiltrer à l'intérieur des pores du filtre 30, cette migration de cellules dans les pores étant proportionnelle à la concentration de substances attractantes produites dans le réactif sus-jacent au filtre selon le modèle enzymatique. En fin d'expérience, le filtre 30 est prélevé sur la cellule 10, puis on procède à une numération des éléments cellulaires après transparisation du filtre et coloration. La numération des éléments cellulaires est rapportée à la distance de la migration. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux de la cellule selon l'invention, les conduits de sortie 20 de la chambre interne 12 sont réalisés sous la forme de tubes capillaires de diamètre sensiblement identique. Dans pareil cas, le second conduit d'entrée 18 de la chambre interne 12 est également réalisé de façon avantageuse sous la forme d'un tube capillaire présentant un diamètre sensiblement quatre fois égal au diamètre desdits tubes capillaires de sortie 20 de la chambre interne 12. La nature capillaire des sorties 20 et de l'entrée 18 permet d'obtenir une agitation relativement faible du milieu liquide réactif de la cellule, Les conduits de sortie 20 doivent être disposés le plus près possible de la surface supérieure du filtre 30 afin de réaliser un flux liquidien tangentiel à la surface de ce filtre. Ceci permet en effet de réaliser un balayage de la partie supérieure du filtre et de lutter contre la force de pesanteur qui s'applique sur le filtre, en déplaçant le point d'application de cette force tangentiellement au filtre. Le second conduit d'entrée 18 de la chambre interne 12 situé sur le flanc de la cellule 10 doit se situer sensiblement à mi-hauteur afin de maintenir un certain niveau de réactif liquide à l'intérieur de la chambre interne 12. Selon une autre caractéristique de la présente invention, le premier conduit d'entrée 16 de la chambre interne 12 présente un diamètre suffisamment large pour permettre l'introduction dans la chambre interne 12 d'organes de contrôle de la température, de la pression et/ou du degré de saturation en oxygène, ainsi que des organes destinés à permettre des prélèvements de réactif. Il est donc ainsi possible de prélever à tout moment du réactif contenu dans la chambre interne 12, afin de procéder à tout dosage nécessaire. Il peut par exemple slavérer intéressant de procéder au dosage des composants du système complément dosage de l'histamine libérée au cours dune dégranulation des basophiles vis-àvis d'un allergène. Dans un mode de réalisation particulier, le premier conduit d'entrée 16 de la chambre interne est équipé dtun organe de régulation du système des pressions à l'intérieur de ladite chambre. Grâce à la création d'un flux en circuit fermé du réactif liquide, il est possible par un simple ajustage du débit, de réguler la pression présente dans la chambre interne 12. Dans ce cas, le premier conduit d'entrée 16 de la chambre interne 12 peut être équipé d'une simple seringue contenant le réactif de la cellule de migration. Dans un mode de réalisation avantageux de la présente invention, les conduits de sortie 20 de la chambre interne s'étendent radialement dans un plan parallèle à la surface plane de réunion des bases des chambres externe 22 et interne 12, avec un écartement angulaire sensiblement constant. Cette disposition particulière en étoile permet, comme illustré à la figure 5, une mise en place facile de la cellule par exemple sur le bras d'un témoin. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux de la présente invention, les parois internes de la ou des chambre(s) interne(s) 12 sont traitées afin d'éviter l'adhésion des cellules telles que les polynucléaires neutrophiles ou les monocytes, sur lesdites parois, ce qui serait évidemment préjudiciable au comptage des cellules dans le milieu réactif. Dans la pratique, un traitement au silicone des parois internes conduit à des résultats tout à fait satisfaisants. La cellule de migration selon la présente invention peut être déposée en périphérie sur la peau d'organismes humains ou animaux ou à l'intérieur de ces organismes, par exemple sur des muqueuses. Dans le cas de l'application de la cellule de migration sur des muqueuses, l'utilisation du filtre 30 interposé entre la chambre interne 12 et la muqueuse peut être supprimée, la muqueuse remplaçant en quelque sorte alors le filtre 30. Le réactif destiné à être introduit dans la chambre interne 12 de la cellule selon l'invention, a pour base, quelle que soit l'application pratique de la cellule, un milieu de survie cellulaire tamponné et enrichi en éléments indispensables à la vie des cellules. Ce milieu de survie cellulaire peut être associé à un réactif proprement dit qui peut être choisi parmi - le sérum du patient ou de ltanimal testé - l'association de ce sérum et d'un activateur du système complément sérique producteur de facteurs cyto-attractants - toute substance chimique ou molécule dont on veut étudier l'activité sur la migration cellulaire. Exemple d'application Etude du chimiotactisme des polynucléaires neutrophiles humains : Cet examen a pour but de rechercher et d'analyser un déficit du chimiotactisme des polynucléaires neutrophiles au cours des états septiques. En préalable de cette étude, il convient d'étudier la migration des polynucléaires neutrophiles à partir dune abrasion cutanée, réalisée par des moyens mécaniques, sur 20 témoins indemnes de toute affection médico-chirurgicale évolutive. Le milieu réactif contenu dans la chambre interne 12 est composé - d'un milieu de survie cellulaire type Phelps à pH compris entre 7,09 et 7,11 - du sérum du patient à tester à une dilution de 1/2, et - d'un activateur du système complément gammaglobulines humaines agrégées. Le matériel utilisé dans cet examen est une cellule du type de celle, objet de la présente invention, équipée d'un filtre millipore ayant une porosité de 5 microns. Le temps de migration est de 3 heures et la température a été maintenue à 370C au cours de cette migration. L'index chimiotactique se calcule selon la formule nombre de cellules par couche x dn Ic nombre de cellules sur chaque couche dn = distance entre deux couches. Les vingt témoins étudiés donnent une migration cellulaire moyenne de 13 à 37 microns (écart type 2-10) ce qui dans le présent système expérimental établit le 100% de migration. Le nombre moyen de cellules déplacées par cette technique est en moyenne de 841 par champ de lecture sur le filtre avec un écart type moyen de 387. La distance moyenne de migration est de 58,39 microns avec un écart type moyen de 4,09, Selon la même technologie, dix patients atteints de syndrome infectieux de gravité diverse ont été traités. Les résultats exprimés en pourcentage par rapport aux témoins sont 6 patients index chimiotactique 33 à 35% 2 patients It tt 20 à 24% 1 patient " " 45% 1 patient " " 80% Ceci en phase aiguë de leur agression microbienne. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas au mode de réalisation particulier et à l'application particulière décrits, mais il est parfaitement possible, sans pour autant sortir du cadre de l'invention, d'en imaginer un certain nombre de variantes.

Claims: REVENDICATIONS 1 - Cellule de migration cellulaire, destinée en particulier à l'étude de la migration leucocytaire et monocytaire, caractérisée par le fait qu'elle contient - au moins une chambre interne qui est ouverte à sa base et qui est munie d'un premier conduit d'entrée ménagé au voisinage du sommet de ladite chambre in terne d'un second conduit d'entrée ménagé sur la paroi latérale de ladite chambre interne, sensiblement à mi-hauteur entre le sommet et la base de cette dernière, et d'une pluralité de conduits de sortie dis posés au voisinage immédiat de la base de ladite chambre interne une chambre externe enveloppant l'ensemble de la ou des chambre(s) interne(s), les chambres exter ne et interne(s) étant réunies de façon étanche afin de définir entre elles un espace destiné à être traversé par un fluide de thermostatage circulant entre un conduit d'entrée et un con duit de sortie de la chambre externe ladite cellule étant en outre caractérisée par le fait que l'ensemble des conduits de sortie d'une chambre interne est connecté audit second conduit d'entrée de façon à assurer une agitation permanente, par flux liquidien, du milieu réactif liquide contenu dans ladite chambre interne, et par le fait que la réunion entre chambre externe et chambre(s) interne(s) au niveau de leur base est réalisée de manière à définir une surface plane destinée à autoriser soit la mise en place de ladite cellule sur la peau avec interposition d'un filtre micropore, soit éventuellement la mise en place directe de la cellule sur une muqueuse. 2 - Cellule selon la revendication 1, caractérisée en ce que le circuit de connexion établi entre les conduits de sortie et le second conduit d'entrée comporte une pompe, par exemple une pompe péristaltique, destinée à entretenir le flux liquidien dans ledit circuit. 3 - Cellule selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les conduits de sortie de la chambre interne sont réalisés sous la forme de tubes capillaires de diamètre sensiblement identique. 4 - Cellule selon la revendication 3, caractérisée en ce que le second conduit d'entrée de la chambre interne est réalisé sous la forme d'un tube capillaire présentant un diamètre sensiblement quatre fois supérieur au diamètre desdits tubes capillaires de sortie de la chambre interne. 5 - Cellule selon llune des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le filtre micropore présente une porosité comprise entre environ 3 et environ 5 pm. 6 - Cellule selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ledit filtre micropore est fixé de façon étanche sur la surface plane de réunion des bases des chambres externe et interne(s), par exemple par collage. 7 - Cellule selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les parois internes de la ou des chambre(s) interne(s) sont traitées afin d'éviter l'adhésion des cellules, telles que les polynucléaires neutrophiles ou les monocytes, sur lesdites parois. 8 - Cellule selon la revendication 7, caractérisée en ce que le traitement desdites parois est un traitement au silicone. 9 - Cellule selon ltune des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les conduits entrée et de sortie de la chambre interne traversent l t espace dans lequel circule le fluide de thermostatage. 10 - Cellule selon lune des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le premier conduit d'entrée de la chambre interne présente un diamètre suffisamment large pour permettre l'introduction dans la chambre interne d'organes de contrôle de la température, de la pression et/ou du degré de saturation en oxygène, et pour permettre des prélèvements de réactifs. 11 - Cellule selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le premier conduit d'entrée de la chambre interne est équipé d'un organe de régulation du système des pressions à l'intérieur de ladite chambre. 12 - Cellule selon la revendication 11, caractérisée en ce que ledit organe de régulation du système des pressions est constitué par une seringue contenant le réactif de ladite cellule. 13 - Cellule selon ltune des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que les conduits de sortie de la chambre interne s'étendent radialement dans un plan parallèle à la surface plane de réunion des bases des chambres externe et interne(s), avec un écartement angulaire sensiblement constant. 14 - Application de la cellule selon l'une des revendications 1 à 13 à des expertises cliniques et biologiques en pharmacotoxicologie humaine et/ou animale. 15 - Application selon la revendication 14, selon laquelle la ou les chambre(s) interne(s) sont destinées à contenir un milieu réactif liquide comprenant un milieu de survie cellulaire tamponné et des facteurs cyto-attractants.

Inventors: LAURENT, PHILIPPE, DR.
Applicants: INSTITUT PASTEUR DE LYON, LAURENT, PHILIPPE
Application year: 1979
Main classification: A61B10
IPC codes: A61B10