Porté par l’Institut des cellules Souches pour le Traitement et l’Étude des maladies Monogéniques (I-Stem) et l’Université d’Evry, le projet de Plateforme d’Investigation de Thérapeutiques sur Cellules Humaines (PITCH) a été retenu dans le cadre du 2ème appel à projets Sésame Filières France 2030 lancé par l’État et la Région Île-de-France pour soutenir la structuration de filières stratégiques en Île-de-France.
L’I-Stem, laboratoire pionnier et leader de la recherche sur les cellules souches, doit ce succès à Cécile Martinat, Directrice de l’unité Inserm UMR861 à l’I-Stem, qui a porté ce dossier auprès de la Région Île-de-France.
« Nous sommes très heureux que le projet PITCH ait été retenu, cela est une reconnaissance de toute l’expertise développée et acquise par I-Stem depuis la création du laboratoire. Le développement de PITCH est une réelle opportunité à la fois pour nos futurs partenaires et pour I-Stem dont la raison d’être est de trouver des traitements pour les maladies génétiques » précise Cécile Martinat.
Ainsi, l’I-Stem et l’Université d’Evry ont bénéficié d’un soutien financier pour développer cette nouvelle plateforme de criblage à haut débit dont l’objectif est d’accélérer l’identification de médicaments pour des maladies génétiques à partir de modèles cellulaires dérivés d’IPS (cellules souches pluripotentes induites).
L’activité de criblage à haut-débit est essentielle au processus de découverte de nouveaux médicaments.
Ce processus consiste à sélectionner parmi des milliers de molécules, celles qui pourraient avoir un usage pharmaceutique. Pour ce faire, de grandes bibliothèques de composés repositionnables sont testées sur un modèle biologique présentant une cible thérapeutique spécifique. Forte de plus de 15 ans d’expertise dans le criblage de modèles biologiques pertinents de maladies rares, les membres de la plateforme de criblage à haut-débit, labellisée Genopole, évaluent la faisabilité, conseillent et orientent les équipes de recherche dans le développement de leurs projets : de la miniaturisation des essais cellulaires en microplaques (96 et 384 puits) jusqu’au choix d’un biomarqueur quantifiable à haut-débit. Lorsque le test cellulaire est suffisamment robuste, elle réalise la campagne de criblage primaire à une ou plusieurs doses en mono/quadruplicats, les retests et l’évaluation des EC/IC50 sur des librairies de molécules repositionnables personnalisées.
Acquis en 2007 et mis à niveau en 2015, les équipements composant la plateforme BioCel 1800 (Agilent) pour le criblage à haut-débit ne permettaient pas de descendre en dessous du microlitre ce qui, pour certain test, était bien trop coûteux.
Financée par la Région Ile-de-France, la nouvelle plateforme de criblage à haut-débit (en photo) installée en novembre 2023 permet aujourd’hui grâce au nanodispenseur acoustique Echo 650 (Labcyte – Beckman Coulter) de descendre jusqu’à 2,5 nl de volume de réactif réduisant considérablement le coût par puit.
« Aujourd’hui, avec cette nouvelle plateforme de criblage à haut-débit, il est possible d’effectuer des cribles de molécules en dose réponse, de la combinatoire, et de la quantification de biomarqueurs qui était trop coûteuse au microlitre » indique Johana Tournois, ingénieure responsable de la plateforme, avant de nous la présenter en détail « cette nouvelle plateforme, qui reste évolutive, se compose notamment d’un grand robot pipeteur Biomek i7 (Beckman Coulter) avec ses 2 têtes 96 et 384 puits ainsi qu’un span-8 à écartement variable permettant un pipetage jusqu’à 1070 ul , son desk de 40 positions incluant un agitateur et un bloc chauffant ; d’un carrousel Cytomat C10 maintenu à température ambiante pour stocker les microplaques et les boites de cônes nécessaires au robot Biomek i7 ; le fameux nanodispenseur acoustique Echo 650 (Labcyte / Beckman Coulter) qui est la pièce maîtresse permettant de réduire le volume de réactifs par puit et par conséquent le coût par test ; d’une étiqueteuse de code-barres pour microplaques afin d’assurer la traçabilité grâce au lecteur de codes-barres, d’une scelleuse et d’un X Peal (Brooks) relativement classiques ; d’une centrifugeuse de microplaques (Agilent) ; d’un incubateur Cytomat 5 avec son carrousel permettant d’accueillir jusqu’à 100 microplaques de cultures ; un bras robotique en position centrale et le tout sous une hotte Erlab-Noroit produisant un flux vertical stérile« .
Une fois les microplaques préparées grâce ces nouveaux équipements, les méthodes de quantifications de biomarqueurs sont réalisées en high-throughput screening (HTS) grâce au lecteur de microplaques multimodale ClarioStar (BMG Labtech) pour les tests biochimiques variés (fluorescence, luminescence), la quantification de protéines (TR-FRET, alpha-screen, alpha-LISA, HTFR), la quantification de luciférase (surexpression…) et de marqueurs en absorbance. Les imageurs high-content screening (HCS) CellInsight CX7 (ThermoScientific) et ImageXpress (Molecular Devices) sont également très utiles pour la quantification de protéines membranaires, de protéines nucléaires, de la translocation de protéines ou leur colocalisation.
Johana Tournois ajoute que « la plateforme devrait être opérationnelle cet automne, c’est à dire une fois l’ensemble des protocoles développés sur le BioCel 1800 (Agilent) seront transférés. Avec mon équipe, nous avons hâte de pouvoir l’utiliser pleinement au service des équipes de recherche d’I-Stem notamment et pour d’autres projets en collaboration avec d’autres équipes génopolitaines, de Paris-Saclay ou internationales ».
Julien Picot, Directeur adjoint délégué aux infrastructures et plateformes du biocluster Genopole indique que ecette très belle Plateforme de criblage à haut-débit, financée grâce à un SESAME-Filières et opérée par l’équipe de Johana dispose d’une chimiothèque dans laquelle se trouvent 3176 molécules repositionnables, annotées, des molécules bioactives de phase 2-3 en essais cliniques et une librairie mécanistique de 320 molécules » avant qu’Alexandra Benchoua, chercheure et responsable de l’équipe « Développement et innovation technologique » complète les propos en indiquant que « l’objectif est non pas d’atteindre les millions de composés présents dans les chimiothèques des grands groupes industriels mais de diversifier les ressources en s’orientant notamment vers des chimiothèques plus « mécanistiques » afin d’améliorer la dissection des voies moléculaires impliquées dans l’effet des composés pharmacologiques identifiés par ailleurs ».
En complément de cette activité, la plateforme de criblage à haut-débit mène des programmes de recherche et d’innovation technologique permettant le développement de nouveaux essais biochimiques et moléculaires facilitant la quantification de biomarqueurs spécifiques.
Contacts : Alexandra Benchoua (abenchoua@istem.fr) ; Johana Tournois (jtournois@istem.fr) ; Julien Picot (julien.picot@genopole.fr)
Retrouvez la plateforme de Criblage à haut débit aussi sur le réseau Plug In Labs de l’Université Paris-Saclay
