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Posté par Adrien le Jeudi 14/09/2017 à 00:00
Des « legos » cellulaires magnétiques pour la médecine régénérative de demain
Grâce à l'incorporation de nanoparticules magnétiques dans les cellules et à la mise au point d'un dispositif comprenant des aimants miniaturisés, des chercheurs du laboratoire Matière et systèmes complexes (CNRS/Université Paris Diderot), en collaboration avec le laboratoire Adaptation biologique et vieillissement (La notion de vieillissement décrit une ou plusieurs modifications fonctionnelles diminuant progressivement l'aptitude d'un objet, d'une information ou d'un organisme à assurer ses fonctions.) (CNRS/UPMC) et le Centre de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche...) cardiovasculaire de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine,...) (Inserm/Université Paris Descartes), ont créé de véritables « legos » cellulaires magnétiques. Ils sont parvenus à agréger des cellules sans matrice de soutien externe, uniquement avec l'aide d'aimants. De cette manière, le tissu formé par les cellules peut être déformé à loisir. Décrit dans Nature Communications le 12 septembre 2017, ce dispositif pourrait se révéler être un outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son efficacité naturelle dans l'action. Cette augmentation se...) puissant aussi bien pour des études biophysiques que pour la médecine régénérative de demain.


L'étireur magnétique: ce dispositif tout-en-un permet à la fois de former et de stimuler mécaniquement un agrégat de cellules souches embryonnaires. Les deux micro-aimants, dont l'un est mobile, encadrent le corps embryoïde obtenu et la stimulation cyclique peut être adaptée selon le type de tissu que l'on souhaite obtenir.
© Claire Wilhelm / laboratoire Matière et systèmes complexes (CNRS/Université Paris Diderot).

Les nanotechnologies ont rapidement envahi le secteur médical en proposant des solutions parfois inédites aux limites des traitements actuels, devenant ainsi incontournables pour le diagnostic (Le diagnostic (du grec δι?γνωση, diágnosi, à partir de δια-, dia-, „par, à travers, séparation, distinction“ et γν?ση, gnósi,...) et la thérapie, notamment pour la régénération des tissus. L'un des défis actuels de la médecine régénérative est de pouvoir créer un assemblage cellulaire cohésif et organisé tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en s'affranchissant d'une matrice de soutien externe. Ce défi est particulièrement considérable lorsqu'il s'agit de synthétiser des tissus épais et/ou de grandes tailles, ou lorsque ces tissus doivent être stimulés, à la manière de leurs homologues in vivo (comme par exemple le tissu cardiaque ou le cartilage), afin d'améliorer leur fonctionnalité.

Des chercheurs ont relevé ce défi en exploitant le magnétisme pour agir à distance sur les cellules, les assembler, les organiser et les stimuler. Les cellules, briques élémentaires du tissu, sont ainsi magnétisées au préalable, via l'incorporation de nanoparticules magnétiques, pour devenir de véritables « legos » cellulaires déplaçables et empilables grâce à des aimants externes. Dans ce nouveau dispositif d'étireur tissulaire magnétique, les cellules magnétisées sont d'abord piégées sur un premier micro-aimant, puis l'agrégat formé par les cellules est piégé à son tour par un second aimant (Un aimant est un objet fabriqué dans un matériau magnétique dur, c’est-à-dire dont le champ rémanent et l'excitation coercitive sont grands (voir ci-dessous). Cela lui donne des...), mobile cette fois. Le mouvement des deux aimants permet d'étirer ou de comprimer à volonté le tissu obtenu.

Pour tester leur dispositif, les chercheurs ont d'abord utilisé des cellules souches embryonnaires. Ils ont commencé par montrer que l'incorporation de nanoparticules n'avait d'impact ni sur le fonctionnement de la cellule souche, ni sur ses capacités de différenciation. Ces cellules souches magnétiques fonctionnelles ont ensuite été testées dans l'étireur. De manière remarquable, elles se différencient vers des précurseurs de cellules cardiaques lorsque la stimulation impose des « battements magnétiques » mimant la contraction du cœur. Ce résultat montre ainsi le rôle que peuvent avoir des facteurs purement mécaniques dans la différenciation cellulaire.

Cette approche « tout-en-un » qui permet dans un même dispositif de façonner un tissu et de le manipuler, pourrait ainsi se révéler être un outil puissant aussi bien pour des études biophysiques que pour l'ingénierie tissulaire.

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Source: CNRS