Production de plaquettes à grande échelle à partir de cellules souches dans des systèmes microfluidiques – PLASMIS

Les plaquettes sanguines permettent l’arrêt du saignement et empêchent les hémorragies. La diminution du taux de plaquettes circulantes est observée chez les patients en chimiothérapie, dans les greffes de moelle ou chez les polytraumatisés. Elle nécessite des transfusions de plaquettes par concentrés plaquettaires (CP) dont la seule source provient des dons du sang. Cependant l’augmentation des besoins transfusionnels, l’insuffisance de donneurs et la durée de conservation des CP limitée à 5 jours, résultent en une situation de grave tension, voire de pénurie. Il est donc nécessaire de disposer d’un procédé innovant de production de plaquettes. Ce procédé a été découvert par la coordinatrice du projet. Les précurseurs des plaquettes sont les mégacaryocytes (MKs), issus des cellules souches hématopoïétiques (CSH) situées dans la moelle osseuse. Le procédé repose sur un concept simple qui simule un évènement physiologique : les MKs sortent de la moelle et pénètrent dans les vaisseaux où ils sont exposés aux forces de cisaillement du sang circulant, au contact du facteur Willebrand (VWF), protéine exprimée par les cellules endothéliales qui tapissent l’intérieur des vaisseaux. Réalisée avec succès au plan expérimental, la production de plaquettes se heurte encore à plusieurs difficultés :
1) la chambre de perfusion utilisée n’est pas adaptée à la récupération du plus grand nombre de plaquettes fonctionnelles;
2) l’amplification des CSH en MKs est faible, ce qui va limiter la quantité de plaquettes libérées;
3) les plaquettes peuvent s’activer de façon intempestive lors de leur manipulation, ce qui les rend non fonctionnelles.
L’objectif du projet PLASMIS est de développer un dispositif optimisé pour une production industrielle de plaquettes fonctionnelles. Le projet sera coordonné par PLATOD, la start-up fondée récemment par D. Baruch et J.J. Augier, et qui représente le partenaire industriel (P1). Le consortium multidisciplinaire rassemble 8 experts dans 3 domaines :
1) La microfluidique sera représentée par P2, un laboratoire de premier plan qui vient de se voir attribuer un Equipex et un Labex. P2 sera responsable de la conception et de la fabrication de dispositifs de microfluidique spécialement adaptés à la formation de plaquettes en conditions de flux.
2) La production de MKs à partir des CSH natives sera assurée par P4, spécialiste de ces cellules et de la connaissance de leurs voies de signalisation intracellulaire. P4 définira les conditions de l’amplification des CSH natives pour augmenter leur production. L’aspect innovant dans ce domaine sera apporté par P3, expert reconnu pour sa connaissance des cellules souches embryonnaires humaines et des iPS afin de produire des MKs plaquettogènes, qui auront l’avantage de représenter une source homogène et potentiellement illimitée de MKs.
3) La caractérisation des plaquettes générées en conditions de flux sera effectuée pour l’étude in vitro par des spécialistes des fonctions plaquettaires (P5-P8), et pour l’in vivo par l’experte des modèles murins de déficit en VWF (P5). Des responsables de laboratoires hospitaliers d’Hématologie (P6 et P7) seront impliquées dans le contrôle-qualité et dans des études démontrant la capacité à fournir une source standardisée de plaquettes utilisables pour des tests diagnostiques. Ce débouché pourra être atteint plus rapidement que les applications thérapeutiques.
Ce projet fait suite au projet PLASTHER actuellement financé par l’ANR Emergence-Bio dans lequel P1, P4 et P5 ont démontré la preuve de concept de l’efficacité in vivo des plaquettes produites en flux. L’approche multidisciplinaire de PLASMIS qui permettra la production de grandes quantités de plaquettes, sera essentielle au développement de la stratégie industrielle de PLATOD afin de prendre pied sur le marché de la transfusion, non pas tant en se substituant aux dons de sang, qu’en répondant à une demande croissante que ces dons ne vont plus pouvoir satisfaire.