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Aug 31, 2023

Un échafaudage à nanofils soutient le tissu cardiaque artificiel

En utilisant un échafaudage constitué de nanofils de silicium conducteurs, des chercheurs américains ont développé un tissu cardiaque artificiel qui, selon eux, pourrait être facilement transplanté dans un tissu naturel. Dirigé par Ying Mei

En utilisant un échafaudage constitué de nanofils de silicium conducteurs, des chercheurs américains ont développé un tissu cardiaque artificiel qui, selon eux, pourrait être facilement transplanté dans un tissu naturel. Dirigée par Ying Mei de l'Université de Clemson, l'équipe espère que sa technique pourrait changer la donne dans l'effort mondial visant à traiter les maladies cardiaques.

Ensemble, les maladies cardiovasculaires constituent la principale cause de décès dans le monde, tuant environ 17,9 millions de personnes chaque année selon l'Organisation mondiale de la santé. L’une des principales raisons pour lesquelles ces maladies sont si répandues est que les cellules cardiaques ont une capacité limitée à se régénérer lorsqu’elles sont endommagées, ce qui rend particulièrement difficile pour les chercheurs de développer des traitements efficaces.

L’une des avancées les plus prometteuses dans la recherche sur les maladies cardiaques concerne l’utilisation de cellules cardiaques dérivées de cellules souches, qui sont généralement injectées directement dans le muscle cardiaque endommagé. Jusqu’à présent, cette technique a été utilisée pour restaurer la contraction cardiaque chez plusieurs types d’animaux différents – mais elle est encore loin de devenir un traitement médicalement viable. Parmi les facteurs qui freinent la technique figurent le faible taux de survie des cellules injectées et une récupération limitée de la pleine fonction du cœur, en particulier du rythme régulier de sa contraction.

Récemment, des progrès dans le traitement des cellules souches ont été réalisés pour divers autres organes, notamment le cerveau, les poumons et la rétine. Chacune de ces études impliquait la transplantation d’organoïdes. Il s’agit de structures miniaturisées ressemblant à des organes qui peuvent être cultivées en laboratoire à partir de cellules souches et qui reproduisent la structure et la fonction d’un organe réel.

Bien que les organoïdes cardiaques se soient déjà révélés être une excellente plate-forme pour modéliser les maladies cardiaques et tester de nouveaux médicaments, leur potentiel dans le traitement des maladies cardiaques nécessite encore des recherches plus approfondies.

Dans leur étude, l'équipe de Mei a examiné si les organoïdes cardiaques pouvaient se contracter à des rythmes réguliers en cultivant les tissus dans des échafaudages constitués de nanofils de silicium électriquement conducteurs.

Dans les applications biologiques, le silicium offre de nombreux avantages par rapport aux autres nanomatériaux conducteurs. Grâce à une série de tests sur le tissu cardiaque de rats, l'équipe a montré que le matériau est biocompatible, biodégradable, possède une conductivité facilement ajustable et des dimensions et surfaces facilement ajustables - tout cela serait essentiel pour garantir les plus grandes chances de succès d'un projet. organoïde implanté.

Grâce à un processus soigneusement contrôlé, Mei et ses collègues ont créé un organoïde à partir d'un mélange de cellules cardiaques dérivées de cellules souches, de cellules du tissu conjonctif stromal et de cellules endothéliales, qui tapissent les parois des vaisseaux sanguins.

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Dans l’expérience, ces cellules se sont assemblées autour d’un échafaudage de silicium pré-construit pour former un organoïde nanofilaire. Comme l'espérait l'équipe, ce tissu miniature remplissait bon nombre des fonctions les plus importantes du cœur, notamment son rythme régulier de contraction.

Lorsque les chercheurs ont injecté leurs organoïdes nanofilaires dans le cœur de rats, ils ont enregistré un taux de survie cellulaire bien plus élevé que celui des organoïdes non filaires. Cela a accéléré le développement de ses cellules souches en tissu cardiaque sain et fonctionnel.

L'équipe de Mei espère que ses recherches pourraient constituer une étape importante vers de nouveaux traitements réalisables contre les maladies cardiaques. Si le même succès pouvait être recréé avec des organoïdes cultivés à partir de cellules souches humaines, cela pourrait ouvrir la voie à des traitements permettant au tissu cardiaque des patients de se régénérer et de restaurer sa pleine fonction. À son tour, l’utilisation d’échafaudages de nanofils de silicium pourrait à terme conduire à de nouveaux traitements adaptés à différents types de maladies cardiaques, susceptibles de sauver des millions de vies.

La recherche est décrite dans Science Advances.