Au niveau de l’unité motrice, les signaux qui sont transmis des motoneurones (MN) vers les fibres musculaires sont cruciaux pour la fonction de la synapse, sa viabilité, et son maintien. Afin de mieux comprendre la fonctionnalité de la jonction neuromusculaire humaine (JNMh), il est important de développer des systèmes « en-micropuce/on-chip » pour cultiver des cellules humaines. Pour étudier ce réseau cellulaire, les chambres microfluidiques sont des outils très utiles pour faire croître, de manière compartimentalisée, plusieurs types cellulaires. D’ailleurs, de tels systèmes ont déjà été développés par le passé pour étudier des circuits neuronaux. Ici, nous avons combiné des microfluidiques avec deux techniques : la lithographie et un réseau de microélectrodes (MEA) fabriquées sur mesure. Notre objectif a été de créer des JNMh couplées à un motif spécifique d’électrodes afin de stimuler les axones (pré-synapse), et d’enregistrer l’activité musculaire qui en découle (post-synapse). Ces techniques de microfabrications ont permis de créer des sillons permettant de guider la croissance des muscles sur les électrodes, sans impacter la propagation des axones et ainsi optimiser l’efficacité des enregistrements d’activités. Les électrodes ont aussi été placées de manière à être alignées avec les chambres microfluidiques afin de stimuler spécifiquement les axones qui poussaient entre les deux compartiments cellulaires. L’isolement des deux types cellulaires permet non seulement d’effectuer des traitements ciblés des neurones ou des fibres musculaires pour évaluer les caractéristiques principales faisant état de la fonctionnalité des JNM. En fin de compte, cette plateforme combinant microfluidiques/microsillons/MEA a permis de modéliser in vitro des JNMh matures et fonctionnelles. Nous avons ainsi démontré que l’activation électrique des MN peut engendrer des potentiels d’action extracellulaires qui peuvent être enregistrés par les microelectrodes placées sous les muscles. Cette étude met en évidence un modèle physiologique pertinent, qui mimique des JNMh, et qui sera un outil puissant dans le futur, plus sensible que l’imagerie calcique, afin de mieux comprendre et caractériser les JNM et leurs anomalies spécifiquement observées dans certaines maladies neurodégénératives.
