Pleins feux sur les inventeurs du secteur technologique : Kartik Balachandran

Kartik Balchandran a commencé comme ingénieur en mécanique, mais a fait la transition vers le génie biomédical lors de ses études supérieures. « La plupart des gens qui débutent en tant qu’ingénieurs en mécanique, explique-t-il, le font parce qu’ils aiment créer des outils pour résoudre des problèmes. En génie biomédical, j’ai vu qu’on pouvait créer des outils pour résoudre des problèmes de santé et de soins de santé. J’ai vu que je pouvais avoir un impact réel et tangible sur la vie des patients, sur les appareils qu’ils utilisent et sur la science biomédicale en général. »

Aujourd’hui, Balachandran est professeur de génie biomédical à l’Université d’Alberta et se spécialise dans la construction de systèmes microphysiologiques – des constructions d’organes en 3D conçues à partir de cellules et de tissus humains qui imitent les fonctions humaines essentielles. Appelés officieusement « organes sur puces » (ou OOC), ces systèmes sont mesurés en pouces et peuvent simuler les fonctions de base du cerveau, du cœur, des poumons ou de la plupart des autres organes avec une précision remarquable. Par exemple, les tissus d’une puce pour voies respiratoires nasales produiront du mucus.

Ce travail est effectué au Laboratoire de mécanobiologie et de matériaux souples, officieusement connu sous le nom de Balalab, où Balachandran et son équipe étudient la mécanobiologie des cellules et des tissus. Balachandran s’intéresse à l’environnement d’un organe, pas seulement à sa génétique innée, ainsi qu’à l’initiation et à la progression de la maladie, dans l’espoir d’utiliser ces connaissances pour développer de nouvelles thérapies. L’étude de la fonction cellulaire et des maladies dans le contexte de la mécanobiologie est particulièrement importante dans les organes et tissus qui sont en mouvement dynamique continu au cours de leur fonction (comme le cœur, les valvules cardiaques, les vaisseaux sanguins et les os).

Essentiellement, les OOC réduisent considérablement le besoin de tests sur les animaux en procédant directement aux tests sur les humains – sans les préoccupations éthiques liées au fait de nuire aux humains vivants et respirants. Les expériences peuvent être menées rapidement et à moindre coût, par rapport aux essais cliniques, de sorte que les impasses sont découvertes et abandonnées beaucoup plus rapidement. En bref, le système est conçu pour échouer rapidement et à moindre coût, accélérant ainsi le long cheminement vers une avancée thérapeutique ou scientifique fondamentale réussie.

L’équipe de Balachandrans se concentre actuellement sur trois OOC : un qui modélise les voies respiratoires nasales, un qui modélise le cœur et les valvules cardiaques et un qui modélise la barrière hémato-encéphalique.

Son objectif est de créer des plates-formes de base de ces organes qui peuvent être utilisées dans l’industrie et la recherche universitaire comme point de départ pour l’étude d’une gamme de maladies, de blessures ou de toute autre « insulte » pouvant avoir un impact sur la santé des organes. Avec une plate-forme de base, par exemple, l’armée de l’air serait en mesure d’utiliser des puces de la barrière hémato-encéphalique pour mener une étude approfondie des traumatismes crâniens et du rôle que joue la barrière hémato-encéphalique dans ce traumatisme. Des puces pour voies respiratoires nasales peuvent également être utilisées pour étudier une gamme de polluants et de maladies infectieuses ayant un impact sur le système respiratoire supérieur.

En regardant vers l’avenir, Balachandran espère un jour intégrer ces différentes puces dans une plateforme corporelle complète dans laquelle « le cerveau pourra parler au cœur de manière significative ». Il se demande également si « nous pouvons concevoir de manière indépendante des systèmes capables de fonctionner conjointement avec la communication biochimique au niveau cellulaire. C’est le prochain grand pas en avant ».

Qu’est-ce qui permet à Balachandran d’avancer après plus d’une décennie ? « Au-delà du développement de technologies réelles ou de toute percée », explique-t-il, « l’essentiel est de travailler avec les étudiants et les stagiaires – simplement d’essayer de développer leurs compétences et de leur inculquer une passion pour ce domaine afin qu’ils puissent le faire avancer de toutes les manières possibles. C’est quelque chose qui me motive et me motive. »