Mots-clés :Organoïde, culture 3D, culture sphéroïde 3D, culture cellulaire 3D, hépatocytes primaires, hépatocytes humains primaires, hépatocytes primaires de singe, hépatocytes primaires de chien, hépatocytes primaires de rat, hépatocytes primaires de souris, plaque de culture à fixation ultra faible

Produits IPHASE

Présentation

L’évolution rapide des technologies de culture cellulaire organoïde et 3D transforme la recherche préclinique. Alors que les sociétés pharmaceutiques recherchent des solutions plus prédictivesmodèle vitroPar ailleurs, la culture cellulaire bidimensionnelle (2D) traditionnelle est de plus en plus remplacée par des systèmes de culture 3D physiologiquement pertinents.

Une étape importante a été franchie en avril 2025 lorsque la FDA américaine a annoncé son intention de réduire les exigences en matière d'expérimentation animale pour l'évaluation de la sécurité des anticorps monoclonaux tout enencourageant l'adoption de méthodologies de nouvelle approche (NAM), y compris les organoïdes et les modèles avancés basés sur des cellules humaines. Ce changement de politique met en évidence l’importance croissante des systèmes in vitro pertinents pour l’homme pour le développement de médicaments.

Parmi ces technologies, la culture sphéroïde 3D d’hépatocytes primaires est devenue l’un des modèles hépatiques les plus pratiques et les plus largement adoptés. En permettant aux hépatocytes primaires de s'auto-assembler en sphéroïdes tridimensionnels, les chercheurs peuvent préserver les fonctions spécifiques du foie pendant de longues périodes tout en obtenant davantage de données prédictives pour la recherche sur le métabolisme des médicaments, l'hépatotoxicité et les maladies du foie.

Que sont les organoïdes hépatiques et les sphéroïdes hépatocytaires ?

Les organoïdes sont des structures multicellulaires tridimensionnelles dérivées de cellules souches qui récapitulent les principales caractéristiques architecturales et fonctionnelles des organes natifs. Les organoïdes hépatiques ont démontré un énorme potentiel en médecine régénérative, en modélisation de maladies et en thérapies personnalisées.

Comparés aux organoïdes dérivés de cellules souches, les sphéroïdes d’hépatocytes primaires représentent une forme plus simple et hautement reproductible de culture de sphéroïdes 3D. Au lieu de nécessiter des matrices extracellulaires complexes ou des protocoles de différenciation, les hépatocytes primaires fraîchement isolés s'agrègent spontanément dans des conditions d'attachement ultra-faibles pour former des sphéroïdes multicellulaires compacts tout en conservant les phénotypes hépatiques essentiels.

Cette approche simple a fait des sphéroïdes hépatocytaires l’un des modèles hépatiques les plus largement utilisés pour la recherche pharmaceutique.

Pourquoi la culture 3D surpasse la culture 2D conventionnelle

Les hépatocytes primaires perdent rapidement leur phénotype différencié lorsqu'ils sont cultivés en monocouches conventionnelles. En quelques jours seulement, de nombreuses fonctions spécifiques du foie diminuent considérablement, notamment : l'activité enzymatique du cytochrome P450, la sécrétion d'albumine, le métabolisme des acides biliaires, l'expression du transporteur de médicaments, la polarité cellulaire. Ces limitations réduisent la valeur prédictive des cultures 2D traditionnelles pour les études de toxicité à long terme.

En revanche, la culture sphéroïde 3D recrée les interactions cellule/cellule critiques et l’architecture microenvironnementale trouvées dans les tissus hépatiques natifs. Les sphéroïdes résultants présentent une pertinence physiologique améliorée grâce à une communication cellulaire améliorée, des gradients d’oxygène, une diffusion des nutriments et le maintien de la polarisation hépatique.

Par conséquent, les sphéroïdes hépatocytaires primaires maintiennent des fonctions hépatiques stables pendant des semaines plutôt que des jours, ce qui les rend particulièrement utiles pour les études d’exposition chronique aux médicaments.

Avantages de la culture sphéroïde 3D d’hépatocytes primaires

1. Stabilité fonctionnelle à long terme

Un avantage clé de la culture sphéroïde d’hépatocytes primaires 3D est la préservation à long terme des fonctions spécifiques du foie. En favorisant des interactions cellule/cellule étendues et en recréant un microenvironnement plus physiologiquement pertinent, les sphéroïdes conservent des caractéristiques hépatiques critiques qui sont rapidement perdues dans les cultures 2D conventionnelles. Dans des conditions optimisées, les sphéroïdes hépatocytaires primaires maintiennent une production stable d’albumine, une activité enzymatique CYP450, un métabolisme de phase I et de phase II et une expression de transporteur de médicament pendant plus de 21 jours. Cette durée de vie fonctionnelle prolongée permet des modèles in vitro plus prédictifs pour le métabolisme des médicaments, l’évaluation de l’hépatotoxicité et la recherche sur les maladies hépatiques chroniques.

2. Pertinence physiologique améliorée

L’un des principaux avantages de la culture sphéroïde d’hépatocytes 3D est sa capacité à recréer les caractéristiques clés du microenvironnement hépatique natif. Grâce à des interactions cellulaires étendues et à la formation d’une architecture tridimensionnelle semblable à un tissu, les sphéroïdes établissent des gradients d’oxygène et de nutriments physiologiquement pertinents tout en préservant la polarité hépatique et la fonction cellulaire. En conséquence, les hépatocytes primaires présentent des activités métaboliques qui ressemblent davantage à celles observées in vivo, ce qui conduit à une meilleure prédiction du métabolisme des médicaments, de la fonction hépatique et des lésions hépatiques induites par les médicaments (DILI) par rapport aux cultures monocouches 2D conventionnelles.

3. Applications dans la découverte de médicaments et la recherche sur le foie

La pertinence physiologique améliorée et la stabilité fonctionnelle à long terme des sphéroïdes d’hépatocytes primaires en ont fait des outils précieux dans un large éventail d’applications de recherche biomédicale. Ils sont largement utilisés dans les études de métabolisme et de pharmacocinétique des médicaments, l'évaluation de l'hépatotoxicité, la prédiction du DILI, les tests d'induction et d'inhibition du CYP et les tests de stabilité métabolique. De plus, les sphéroïdes hépatocytaires fournissent des modèles in vitro robustes pour étudier les maladies du foie, notamment la stéatohépatite non alcoolique (NASH), la fibrose hépatique et l'hépatite virale. Leur capacité à mieux récapituler la physiologie native du foie les rend également parfaitement adaptés à la médecine de précision, à la médecine régénérative et à d’autres applications avancées de recherche translationnelle.

Construire des sphéroïdes hépatocytaires 3D fiables

Une culture sphéroïde 3D réussie dépend de trois éléments essentiels :

1. Hépatocytes primaires de haute qualité

La qualité cellulaire détermine directement la morphologie, la viabilité et la fonction à long terme des sphéroïdes.

IPHASE fournit des hépatocytes primaires cryoconservés à haute viabilité provenant de plusieurs espèces, notamment :

• Hépatocytes humains primaires
• Hépatocytes primaires de singe
• Hépatocytes primaires du chien
• Hépatocytes primaires de rat
• Hépatocytes primaires de souris

Tous les hépatocytes sont soumis à un contrôle de qualité strict pour garantir une viabilité élevée, des performances constantes et une reproductibilité d'un lot à l'autre.

2. Médias de culture 3D optimisés

Les milieux spécialisés sont essentiels à la fois pour la formation de sphéroïdes et pour la maintenance à long terme.

Le flux de travail IPHASE comprend :

• Milieu de décongélation des hépatocytes
• Milieu de formation sphéroïde hépatocytaire 3D
• Milieu de maintenance sphéroïde hépatocytaire 3D

Ces milieux favorisent une agrégation efficace tout en préservant la fonction hépatique tout au long de périodes de culture prolongées.

3. Plaques de culture à fixation ultra-faible

Une formation sphéroïde fiable nécessite des récipients de culture qui empêchent l’adhésion cellulaire.

Les plaques de culture IPHASE à fixation ultra-faible permettent aux hépatocytes de s'auto-assembler en sphéroïdes uniformes sans nécessiter de revêtements de matrice extracellulaire, offrant ainsi une excellente cohérence pour les flux de travail de routine en laboratoire.

Validation expérimentale

En utilisant des hépatocytes primaires de singe cynomolgus, IPHASE a réussi à établir des sphéroïdes hépatiques 3D stables en sept jours grâce à son système de culture optimisé(Figures 1 et 2).

Figure 1. Sphéroïdes 3D représentatifs générés à partir d’hépatocytes primaires de singe Cynomolgus IPHASE (Lot K0125E069).

Figure 2. Sphéroïdes 3D représentatifs générés à partir d’hépatocytes primaires de singe Cynomolgus IPHASE (Lot K0124E022).

Pour valider davantage les performances du système de culture sphéroïde d'hépatocytes primaires IPHASE 3D, des hépatocytes primaires de plusieurs espèces ont été cultivés en utilisant le même flux de travail standardisé, notamment le singe cynomolgus (lot K0125E086), le chien beagle (lot B0125H018) et les hépatocytes de rat Sprague - Dawley. La sécrétion d'albumine dans le surnageant de culture a été mesurée après 7 jours de culture sphéroïde comme indicateur fonctionnel de l'activité hépatique (Figure 1). Les trois espèces ont réussi à former des sphéroïdes stables et à maintenir une production d’albumine détectable, démontrant la robustesse et la reproductibilité de la plateforme de culture IPHASE 3D sur différents modèles animaux.

Pour évaluer la stabilité fonctionnelle à long terme des sphéroïdes, des hépatocytes de singe cynomolgus (lot K0124E022) ont été cultivés pendant 21 jours maximum. La sécrétion d'albumine a été évaluée à plusieurs moments tout au long de la période de culture (Figure 2). La production soutenue d'albumine au cours d'une culture à long terme indique que le système sphéroïde IPHASE 3D préserve efficacement les fonctions spécifiques du foie, ce qui soutient son application dans les études de toxicité chronique, le métabolisme des médicaments et la modélisation des maladies hépatiques à long terme.

Figure 1. Sécrétion d'albumine par sphéroïdes 3D générés à partir d'hépatocytes primaires de différentes espèces après 7 jours de culture.
Figure 2. Sécrétion d’albumine par les sphéroïdes hépatocytaires primaires du singe cynomolgus cultivés pendant 7 et 21 jours.
Solution complète IPHASE pour les modèles de foie 3D

Pour répondre à la demande croissante de culture cellulaire 3D avancée et de recherche organoïde, IPHASE propose un flux de travail intégré pour la culture sphéroïde d'hépatocytes, comprenant :

• Hépatocytes humains primaires cryoconservés
• Hépatocytes primaires de singe
• Hépatocytes primaires du chien
• Hépatocytes primaires de rat
• Hépatocytes primaires de souris
• Milieu de décongélation des hépatocytes
• Milieu de formation sphéroïde hépatocytaire 3D
• Milieu de maintenance sphéroïde hépatocytaire 3D
• Plaques de culture à fixation ultra-faible

Ces produits permettent aux chercheurs d'établir des modèles sphéroïdes hépatiques robustes et reproductibles pour la découverte de médicaments, la toxicologie, la modélisation de maladies et la recherche translationnelle.

Conclusion

Alors que les agences de réglementation encouragent de plus en plus les stratégies de tests pertinentes pour l’homme, la culture sphéroïde d’hépatocytes primaires 3D devient une plate-forme indispensable pour la recherche moderne sur le foie.

En préservant le phénotype hépatique, en améliorant la pertinence physiologique et en soutenant les études fonctionnelles à long terme, les sphéroïdes hépatocytaires primaires comblent le fossé entre la culture cellulaire conventionnelle et la biologie in vivo.

Avec des hépatocytes primaires de haute qualité, des milieux de culture optimisés et des plaques de culture spécialisées à fixation ultra faible, IPHASE offre aux chercheurs une solution complète pour créer des modèles hépatiques 3D reproductibles et hautes performances qui accélèrent la découverte de médicaments et la recherche biomédicale.