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Les scientifiques inventent des muscles à partir d'une bombe aérosol


Étape vers le cœur artificiel: les muscles de la bombe aérosol

Environ un à deux pour cent de la population adulte des pays industrialisés souffre d'insuffisance cardiaque grave (insuffisance cardiaque). Un cœur de donneur est transplanté à des patients en phase terminale si possible. Cependant, il n'y a souvent pas d'organe approprié disponible. Un cœur artificiel pourrait être le salut. Afin de recréer l'organe complexe en laboratoire, il faudrait d'abord qu'il soit possible de cultiver des tissus vivants multicouches. Les chercheurs se sont maintenant rapprochés de cet objectif: en utilisant un procédé de pulvérisation, ils ont produit des fibres musculaires fonctionnelles.

L'une des maladies mortelles les plus courantes

L'insuffisance cardiaque (insuffisance cardiaque) est l'une des maladies mortelles les plus courantes. En raison de cette maladie, le cœur n'est plus en mesure de fournir au corps suffisamment de sang et d'oxygène. Ces dernières années, des rapports répétés ont fait état de nouvelles approches de traitement de l'insuffisance cardiaque susceptibles d'améliorer la résilience et les performances. Mais lorsque le cœur s'affaiblit et qu'il existe un risque d'échec, la transplantation cardiaque est le seul traitement qui peut sauver la vie du patient gravement malade. Cependant, un organe approprié n'est pas toujours disponible. Des chercheurs suisses du Laboratoire fédéral suisse d'essais et de recherche sur les matériaux (Empa) se sont maintenant un peu rapprochés de cet objectif.

Organe artificiel pour l'insuffisance cardiaque

Toute personne dépendante d'une transplantation en raison d'une insuffisance cardiaque doit espérer un organe donneur approprié. Une alternative élégante serait un cœur artificiel, qui ne déclenche aucune réaction de rejet dans le corps après l'implantation.

Le projet «Zurich Heart» de l'Association de recherche pour la médecine universitaire de Zurich, dont le partenaire est l'Empa, développe actuellement un tel cœur artificiel.

Pour que la pompe soit acceptée par le corps du laboratoire, elle doit - comme une casquette de camouflage - être enveloppée et doublée de tissu humain.

Jusqu'à présent, la croissance de tissus fonctionnels multicouches a été un défi majeur dans le domaine émergent de l'ingénierie tissulaire.

Les chercheurs de l'Empa ont maintenant réussi à faire croître des cellules en fibres musculaires dans une structure plastique tridimensionnelle.

Les fibres musculaires assurent la stabilité et la flexibilité du cœur qui bat constamment

«Le cœur humain est naturellement composé de plusieurs couches de tissus différents», explique Lukas Weidenbacher du département Membranes biomimétiques et textiles de l’Empa à Saint-Gall dans un message.

Les fibres musculaires de la muqueuse jouent ici un rôle crucial, car elles assurent la stabilité et la flexibilité du cœur qui bat constamment.

Cependant, la croissance de fibres musculaires multicouches est difficile car les cellules doivent d'abord être introduites dans un cadre spatial.

«Il est en effet possible de créer des structures plastiques tridimensionnelles très similaires aux tissus humains, par exemple grâce à ce que l'on appelle l'électrofilage», explique Weidenbacher.

Ici, les polymères liquides sont filés sous forme de fils extrêmement délicats sous forme de tissus naturels. Cependant, les solvants nocifs nécessaires à la méthode sont un poison pour les cellules sensibles.

Protection bâclée

Les chercheurs de l'Empa ont donc conditionné les précieuses cellules dans des capsules protectrices. Une enveloppe de gélatine contient une à deux cellules chacune. Cela permet de protéger les cellules des solvants.

Un procédé de pulvérisation spécial, électrospraying, permet d'insérer les capsules dans les pores de l'armature filée. «Les cellules ainsi protégées survivent très bien à la pulvérisation», explique le chercheur en matériaux.

Et une fois que les cellules se sont imbriquées à destination, la capsule de gélatine se dissout en quelques minutes.

Les images prises au microscope électronique à balayage montrent que les cellules dans leur nid plastique l'aiment: dès que les capsules sont dissoutes, les cellules précurseurs immatures commencent à fusionner les unes avec les autres et à mûrir en fibres musculaires allongées.

En fin de compte, une structure doit être créée qui soit aussi similaire que possible au tissu musculaire naturel. «Étant donné que le cœur artificiel est constamment rincé par la circulation sanguine, il est important que les surfaces soient conçues de manière à éviter la formation de caillots», explique Weidenbacher.

Invisible pour la défense du corps

Pour la série d'expériences, les chercheurs ont utilisé des cellules musculaires immatures provenant d'une lignée cellulaire de souris. Les cellules progénitrices se différencient dans l'échafaudage et produisent des protéines qui se trouvent généralement dans les muscles.

À l'avenir, cependant, le cœur artificiel implantable sera peuplé de cellules provenant du patient lui-même. De cette façon, un cœur personnel pourrait être cultivé pour les personnes touchées qui reste «invisible» aux défenses du corps. (un d)

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