Measuring transport of soluble molecules such as nutrients, waste, and therapeutics within tissues is essential to understand the impact of culture dimensionality on tissue function, and to realize improved 3D cell culture discovery platforms. Studying these properties on conventional 3D cell cultures poses great challenges as the delivering or sampling access within these complex 3D tissue structures is either challenging to precisely position within the desired region or simply destructive. In this thesis, we demonstrate proof-of-concept for a simple technique to both deliver and sample soluble factors from a point source within spheroids, using a highly perfusable hollow-core hydrogel microtube and an integrated glass capillary sheathing system, that successfully limits transport to a well-defined region inside the tissue. We successfully demonstrated its applicability by analyzing the transport properties of a model placental trophoblast choriocarcinoma, cultured as a 3D spheroid. Through comparison with finite element modeling of soluble diffusion in our platform, we found that the diffusivity within placental spheroid is heterogeneous as it shows higher diffusivity towards its core and gradually decreases the edge. This platform provides a simple design that could be used to rapidly study diffusion of soluble within a 3D tissue

La mesure du transport de molécules solubles comme les nutriments, les déchets et les thérapeutiques dans les tissus est essentielle pour comprendre l'impact de la dimensionnalité de la culture cellulaire sur leur fonction et pour fabriquer des nouvelles plate-formes de découverte en 3D. L'étude de ces caractéristiques sur les cultures cellulaires conventionnelles en 3D pose de grands défis car l'accès pour la distribution ou l'échantillonnage dans ces structures tissulaires complexes en 3D est soit difficile à positionner avec précision dans la région souhaitée, soit facilement détruire la culture. Dans cette thèse, nous démontrons la preuve de concept d'une simple technique permettant à la fois de distribuer et d'échantillonner des facteurs solubles à partir d'une point source dans des sphéroïdes cellulaires en utilisant une microtube d'hydrogel à l’âme creuse extrêmement perfusable et un système de tube capillaire agissant comme un fourreau qui limite le transport à une région bien définie à l'intérieur du tissu. Nous avons démontré avec succès son applicabilité en analysant les propriétés de transport d'un modèle de choriocarcinome trophoblastique placentaire, cultivé sous forme de sphéroïde 3D. Par comparaison avec la méthode des éléments finis de la diffusion soluble dans notre plate-forme, nous avons constaté que la diffusivité dans le sphéroïde placentaire est irrégulière, car la diffusivité est plus élevée vers le noyau du sphéroïde et diminue progressivement le bord. Cette plate-forme fournit un simple désign pour les études impliquant un transfert de masse comme nous l'avons démontré avec la formation de sphéroïdes BeWo, mais pourrait également être utilisée pour une variété d'autres cultures cellulaires