TITRE : Système de traitement de culture d’espèces biologiques

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL ET ETAT DE LA TECHNIQUE

L’invention concerne les systèmes et procédés de cultures cellulaires notamment ceux utilisant les rayonnements électromagnétiques sur des boites de cultures cellulaires.

La culture cellulaire peut être utilisée à des fins expérimentales ou bien thérapeutiques, par exemple en prévoyant la greffe cellulaire des cellules cultivées.

La culture cellulaire consiste à disposer des espèces biologiques dans des boites de culture telles que des boites de pétri et à les soumettre à diverses conditions afin de transformer soit à des fins expérimentales soit à des fins thérapeutiques.

Lorsque les espèces sont soumise à des rayonnement électromagnétiques, il est important de contrôler à la fois le rayonnement et l’exposition à ces rayonnements.

En outre, lorsqu’il s’agit de faire la culture de plusieurs cellules à des fins thérapeutiques, il peut être utile de pouvoir faire la culture simultanée d’un grand nombre d’espèces.

PRESENTATION DE L’INVENTION

L’invention permet de faire de la culture d’espèces en grande quantité en soumettant dans des conditions répétables des cultures. De telles cultures sont avantageusement utilisés en médecine régénérative, en thérapie cellulaire et notamment en neurologie.

A cet effet, l’invention propose, selon un premier aspect, un système de traitement de culture d’espèces biologiques, comprenant :

- un dispositif mobile en rotation comprenant au moins un logement configuré pour recevoir un récipient destiné à contenir des espèces biologiques telle que des boites de pétri, ledit logement étant disposé en périphérie du dispositif mobile ;

- des moyens d’acheminement de récipients dans les logements ;

- des moyens d’extraction desdits récipients des logements après traitement ; les moyens d’acheminement et des moyens d’extraction étant disposés en périphérie du dispositif mobile, la disposition des moyens d’acheminement par rapport aux moyens d’extraction ainsi que la vitesse de rotation du dispositif mobile étant configurés en fonction de la durée de traitement.

L’invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible :

- le dispositif mobile est un disque comprenant de préférence plusieurs logements répartis de manière régulière sur la périphérie du disque ;

- les logements sont de forme adaptée à la forme du récipient et sont par exemple des encoches en forme de U, les logements comprenant support pour supporter un récipient dans le logement ;

- il comprend au moins un adaptateur destiné à être disposé sur un support dans le logement et configuré pour positionner dans un logement un récipient de forme et taille variable ;

- il comprend au moins un support de module d’irradiation disposé au-dessus de chaque logement, le support de module étant constitué d’une patte comprenant une extrémité inférieure fixée sur la surface supérieure du dispositif mobile et une extrémité supérieure libre comprenant des moyens de fixations d’un module d’irradiation à une hauteur variable au-dessus du logement ;

- les moyens d’acheminement et/ou les moyens d’extraction comprennent un convoyeur à bande comprenant un moteur d’entrainement, une poulie d’entrainement et une poulie de renvoie ;

- il comprend des plots solidaires du convoyeur, chaque plot étant configuré pour supporter un récipient afin soit de positionner un récipient dans un logement soit d’extraire un récipient d’un logement

- il comprend des moyens d’alimentation en récipient, des moyens d’acheminement et/ou des moyens de récupération des récipients après traitement.

L’invention propose, selon un deuxième aspect un ensemble comprenant un système le premier aspect de l’invention et des modules d’irradiation disposés au- dessus de chaque logement, chaque module d’irradiation étant configuré pour irradier un récipient dans un logement au moyen d’un rayonnement photonique et/ou électromagnétique. L’ensemble selon le premier aspect de l’invention est tel que chaque module comprend un boitier et une jupe collectrice s’évasant depuis le boitier, la jupe étant adaptée pour concentrer un flux de photons vers le dispositif mobile.

L’invention propose, selon un troisième aspect, un procédé d’obtention de cellules souches au moyen d’un ensemble selon le deuxième aspect de l’invention.

L’invention propose, selon un quatrième aspect des cellules souches obtenues au moyen d’un procédé selon le troisième aspect de l’invention, lesdites cellules étant destinées à être greffées sur un patient.

Ainsi, l'invention consiste aussi à traiter de systèmes cellulaires par rayonnements électromagnétiques et/ou magnétiques qui pourraient être utilisés à leur tour pour la thérapie cellulaire à des fins thérapeutiques pour des maladies neurologiques, par exemple, mais aussi pour d'autres pathologies.

L’invention permet donc d’optimiser des cultures de cellules souches en vue d’une greffe cellulaire chez un patient malade. Les cellules souches irradiées et greffées au niveau de la zone atteinte du patient, permet d’avoir une meilleure prise de la greffe cellulaire, avec moins de rejet et de mort cellulaire.

PRESENTATION DES FIGURES

D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : la figure 1 illustre une vue d’ensemble d’un système de traitement selon l’invention ; la figure 2 illustre une vue de côté du système de traitement selon l’invention ; la figure 3 illustre une vue d’un détail du système de traitement selon l’invention ; les figures 4a et 4b illustrent deux vues d’un module utilisé avec le système de traitement.

Sur l’ensemble des figures les éléments similaires portent des références identiques. DESCRIPTION DETAILLEE

Les figures 1, 2 et 3 illustrent un système de traitement de cultures d’espèces biologiques conforme à un mode de réalisation de l’invention.

Dispositif mobile 1 - Carrousel

Le système de traitement comprend un dispositif mobile 1 en rotation comprenant au moins un logement 100 configuré pour recevoir un récipient de cultures 10, 11 destiné à contenir des espèces biologiques. Un récipient de cultures 10, 11 est de préférence une boite de pétri. De manière alternative, le récipient de cultures peut être :

- une boite rectangulaire ou carrée ;

- une plaque de culture cellulaire multipuits (type plaque 6 puits) ;

- un flacon de culture cellulaire (par exemple de la marque ThermoFisher™) ;

. un flacon de culture cellulaire à grande échelle (par exemple connu sous le nom commercial Nunc Triple Flask),

. un flacon de culture cellulaire à l’échelle des bioprocédés (par exemple connu sous le nom commercial Nunc High Density Cell Factory Systems ou Nunc standard cell factory Systems).

Le dispositif mobile 1 est notamment un carrousel rotatif en forme de disque. Un ou plusieurs logement(s) 100 sont disposé(s) à la périphérie du disque, le disque comprenant une surface supérieure 101 et une surface inférieure 102. Le nombre de logement et donc la taille du dispositif mobile sont variables. Le nombre de logements dépend du besoin et sera au minimum égal à deux. La taille du dispositif mobile 1 dépendra du nombre de logements, plus il y a de logements, plus le diamètre du dispositif mobile sera important.

Le dispositif mobile 1 est de préférence entraîné en rotation par un moteur à pas (non représenté) positionné au centre de la surface inférieure 102. La mise en rotation peut bien entendu être mise en oeuvre de plusieurs manières.

Chaque logement 100 est adapté à la forme du récipient qu’il doit recevoir. Pour un récipient type boite de pétri il est constitué par une encoche en forme de U formée dans l’épaisseur du disque. Un logement 100 permet de recevoir un récipient de cultures 10, 11. A ce titre, chaque logement 100 comprend un support 210 qui forme avantageusement une marche avec le contour interne du logement 100. Dans le cas d’une boite de pétri le support est en forme de U et forme une marche avec le contour interne du logement 100.

Ainsi, pour insérer le récipient dans le logement, le récipient est glissé sur le support 210 et est inséré correctement lorsqu’il arrive en butée avec le fond du contour du logement 100. Comme on l’aura compris, chaque logement a un contour adapté à la forme du récipient qu’il doit recevoir.

Pour prendre en compte plusieurs types de récipient, le système comprend des adaptateurs amovibles 2, 3 et 4 de tailles variables formant à leur tour un support pour un récipient. Ces adaptateurs amovibles 2, 3 et 4 viennent se disposer sur les supports 210 initiaux des logements 100. Ces adaptateurs amovibles 2, 3 et 4. Pour être correctement insérer dans les logements 210, les adaptateurs amovibles 2, 3 et 4 sont de forme complémentaire au logement 210. Bien entendu lorsqu’ils sont insérés dans les logements 210, ils permettent une insertion des récipients comme cela a été décrit ci-avant.

Ainsi, les logements 100 peuvent recevoir différents types de récipient maintenu fermement. Un tel maintien est important puisque dans le cas d’irradiation il est important d’irradier de manière homogène les espèces contenues dans les récipients.

Lorsque le dispositif mobile 1 comprend plusieurs logements 100, on peut prévoir des adaptateurs 2, 3 et 4 différents d’un logement à l’autre, les adaptateurs ayant des tailles différentes. De cette manière, sur un même dispositif mobile 1 , il peut y avoir des récipients de différentes tailles ou forme.

Ceci permet d’offrir une modularité dans les récipients pouvant être utilisés avec le système de traitement.

Dans le cas de boites de pétri, on peut prévoir d’avoir des adaptateurs prévus pour permettre l’insertion dans les logements des boites ayant un diamètre compris entre 35 mm et 100 mm sachant que chaque logement par défaut est adapté à recevoir un type de récipient prédéterminé. Les boites peuvent avoir les tailles suivantes : 035x10mm, 060x15mm, 0100x15mm, 0100x20mm, 0150x20mm. Les boites peuvent être carrées de taille 245x245mm. Moyens d’acheminement et moyens d’extraction

Afin de positionner les récipients 10, 11 dans les logements et de les extraire du dispositif mobile, des moyens d’acheminement 6 et des moyens d’extraction 9 sont positionnés en périphérie du dispositif mobile 1.

Les moyens d’acheminement 6 et les moyens d’extraction 9 sont de préférence constitués par un convoyeur à bande : un convoyeur d’entrée 60 et un convoyeur de sortie 70. Chaque convoyeur comprend un moteur d’entrainement, une poulie d’entrainement et une poulie de renvoie. Ces éléments constitutifs du convoyeur ne sont pas plus détaillés ici car bien connus de l’homme du métier.

Les moyens d’acheminement 6 sont couplés avec un dispositif 8 d’alimentation récipient de cultures. Un tel dispositif 8 d’alimentation est par exemple un bras robotisé. De manière alternative, l’alimentation des moyens d’acheminement peut être manuelle : un opérateur peut disposer les boites sur le convoyeur d’entrée.

Pour la mise en place dans les logements, les moyens d’acheminement 6 comprennent des moyens de positionnement 61 des récipients dans les logements. Comme illustré sur les figures, il peut s’agir de plots 61 réhausseur sur lesquels les récipients sont positionnés. Les plots 61 permettent de rehausser les récipients, par exemple de quelques millimètres afin qu’elles n’entrent pas en interférence avec les adaptateurs 2, 3, 4 au moment de l’approche du récipient vers le carrousel.

Comme cela est visible sur les figures, les plots consistent en des disques disposés sur la bande du convoyeur et sont solidaires de la bande : ils tournent avec la bande. Pour permettre le positionnement des récipients dans les logements du carrousel, le convoyeur d’entrée 60 est positionné par rapport au carousel de manière à ce que lorsque le récipient arrive en position dans un logement (avec ou sans un adaptateur), le récipient est capté et il se décolle du plot 61 réhausseur qui lui tourne avec le convoyeur 60. La rotation du carrousel terminera de bien positionner le récipient sur le carrousel.

Chaque plot présente un diamètre inférieur à celui du support amovible afin de ne pas interférer avec ce dernier.

La vitesse du convoyeur sera, en fonctionnement, adaptée pour permettre au cours de la rotation du carrousel, le positionnement du récipient aidé par le plot correspondant. Bien entendu, d’autre moyens de positionnement peuvent être envisageables dès lors qu’ils permettent de positionner chaque récipient depuis le convoyeur vers le carrousel.

Les moyens d’extraction 9 sont couplés avec un dispositif de récupération 9 des récipients de cultures. Un tel dispositif de récupération 9 est par exemple un incubateur. Il peut s’agit aussi un autre système permettant de soumettre les récipients de cultures à d’autres traitement.

Pour extraire les récipients, les moyens d’extraction 7 comprennent des moyens d’évacuation 71. Les moyens d’extraction 7 sont similaire aux moyens d’acheminement et sont constitués par un convoyeur à bande dit convoyeur de sortie comprennent des plots 71 similaires aux moyens de positionnement 61. Les plots 71 du convoyeur de sortie sont solidaires de la bande du convoyeur. En tournant, le plot du convoyeur des moyens d’extraction 7 va entrer en contact avec la boite de pétri (positionnée sur le support amovible) et la capter. Lorsque le récipient est positionné sur le plot rehausseur, il est évacué vers le dispositif de récupération 9.

Module d’irradiation

Au-dessus de chaque logement, un module d’irradiation 5 est disposé. Pour ce faire, chaque module est disposé à une extrémité supérieure 520, d’une patte 90 s’étendant depuis la surface supérieure 101 du dispositif mobile 1 , une extrémité inférieure 710 étant rapportée et fixée à la surface supérieure 101 du dispositif mobile 1. La fixation de la patte 90 est mise en oeuvre soit par collage ou soudure ou plus généralement par toute manière permettant de fixer une telle patte.

La patte comprend une extrémité inférieure 91, une extrémité supérieure 92 et une partie intermédiaire 93. Une rainure 94 est présente à l’extrémité supérieure 92 pour permettre la fixation du module d’irradiation 5 à une hauteur variable au- dessus du logement 100.

Les figures 4a et 4b illustrent respectivement une vue de dessous d’un module d’irradiation 5 et une vue de dessus d’un module d’irradiation 5.

Comme on peut le voir sur ces figures, le module d’irradiation 5 a une forme sensiblement triangulaire et comprend un boîtier 50 dans lequel sont disposés plusieurs composants.

Chaque module 5 est configurée pour émettre un rayonnement photonique en combinaison éventuelle avec un rayonnement électromagnétique. Dans l’exemple illustré, le module 5 utilise en fonctionnement trois sources photoniques 510, 520, 530 simultanément (les sources photoniques sont schématisées par des cylindres). Bien entendu un nombre différent de sources peut être mis en œuvre.

Pour laisser passer le rayonnement issu des sources, le module comprend une ouverture 54 centrale. De manière avantageuse, une jupe collectrice 56 est fixée au niveau de l’ouverture 54 centrale. La jupe collectrice 56 consiste en un cône évidé s’évasant depuis le boîtier 50. Chaque jupe comprend une paroi interne réfléchissante (pour la lumière rouge et infra-rouge) afin de maîtriser la quantité d’énergie lumineuse envoyée aux cellules. La jupe collectrice 56 est adaptée aux dimensions des récipients en dessous. Par ailleurs, la jupe limite le risque d’éblouissement des opérateurs qui travaillent autour du système.

Le module 5 permet de sélectionner différentes sources.

A ce titre, plusieurs cartes électroniques 51 , 52, 53 sont logées à l’intérieur du boîtier 50. Sur les figures 4a et 4b, trois cartes électroniques sont présentes. Chaque carte électronique 51 , 52, 53 contient une ou plusieurs sources photoniques 510, 520, 530 du même type mais avec des caractéristiques fonctionnelles différentes (longueur d’onde par exemple). Un type de source photonique est par exemple : une LED, un Laser, etc.

A titre d’exemple :

- une carte électronique 51 peut comprendre des LED infra-rouge de différentes longueurs d’onde

- une carte électronique 52 peut comprendre des LED rouges de différentes longueurs d’onde

- une carte électronique 53 peut comprendre des Laser de différentes longueurs d’onde.

Les cartes 51, 52, 53 sont constituées par un disque sur lequel les différentes sources sont réparties régulièrement.

Ainsi, chaque carte 51 , 52, 53 peut comprendre plusieurs sources mais le module 5 grâce à l'ouverture centrale permet de ne laisser passer qu’une seule source de chaque carte 51 , 52, 53.

Pour sélectionner quelle source utiliser, le module 5 comprend une molette 511 , 521, 531 associée à chaque carte 51 , 52, 53 permettent de sélectionner la source. En particulier, la mollette 511, 521 , 531 permet de faire tourner le disque pour que la source souhaitée soit au niveau de l’ouverture centrale 54 du module 5. De manière alternative, la sélection peut se faire à distance par l’intermédiaire d’une unité de contrôle (non représentée). Dans ce cas, les modules 5 comprennent des moyens de communication pour mettre en communication l’unité de contrôle et les modules.

De manière complémentaire, chaque module 5 comprend un aimant 55 disposé autour des sources qui permet de coupler au rayonnement photonique un rayonnement électromagnétique.

Pour fixer les modules sur les pattes, ces derniers comprennent une tige 81 dans laquelle se visse un écrou 82. De cette manière, la tige s’insère dans la rainure 94 de la patte et la fixation s’effectue grâce à l’écrou 82 qui permet de serrer la tige sur la patte, le module 5 étant alors fixé au-dessus d’un logement. La tige 81 peut bouger dans la rainure 94 pour permettre de régler la hauteur du module au- dessus du carrousel.

Description du système en fonctionnement

En fonctionnement, les modules d’irradiation 5 sont positionnés au-dessus des logements 100.

Les moyens d’acheminement amènent un récipient 10, 11 de cultures dans un logement 100, le dispositif étant mobile en rotation il marque un temps d’arrêt lorsqu’une boite ou un support avec une boite est en face d’un logement. Ce temps d’arrêt permet d’insérer correctement le récipient dans le support. On note que les supports 2, 3, 4 sont logés préalablement au fonctionnement du dispositif mobile dans chaque logement afin de s’adapter aux récipients qui seront utilisés.

Pour mettre en oeuvre, la culture, les modules irradient le récipient pendant la rotation du dispositif mobile, le récipient traité est évacué lorsqu’il arrive devant les moyens d’évacuation. Là encore, il y a un temps d’arrêt pour permettre d’évacuer le récipient traité.

La durée du traitement c’est-à-dire l’a durée d’irradiation des récipients est fonction de la disposition des moyens d’acheminement par rapport aux moyens d’extraction ainsi que la vitesse de rotation du dispositif mobile. La durée de traitement est donc égale à la durée que met un récipient dès qu’il est inséré dans un logement pour aller jusqu’aux moyens d’évacuation.

Dans l’exemple illustré, le dispositif mobile comprend six logements, les moyens d’acheminement et d’extraction étant disposés côté à côté de sorte que l’entrée et la sortie du dispositif sont constituées par des logements adjacents. De cette façon, la durée de traitement d’un récipient est d’au moins quasiment un tour complet du dispositif mobile.