Grâce à lincorporation 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 (CNRS/UPMC) et le Centre de recherche cardiovasculaire de Paris (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 laide daimants. 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 puissant aussi bien pour des études biophysiques que pour la médecine régénérative de demain.
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 et la thérapie, notamment pour la régénération des tissus. Lun des défis actuels de la médecine régénérative est de pouvoir créer un assemblage cellulaire cohésif et organisé tout en saffranchissant dune matrice de soutien externe. Ce défi est particulièrement considérable lorsquil sagit 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 daméliorer 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 lincorporation de nanoparticules magnétiques, pour devenir de véritables « legos » cellulaires déplaçables et empilables grâce à des aimants externes. Dans ce nouveau dispositif détireur tissulaire magnétique, les cellules magnétisées sont dabord piégées sur un premier micro-aimant, puis lagrégat formé par les cellules est piégé à son tour par un second aimant, mobile cette fois. Le mouvement des deux aimants permet détirer ou de comprimer à volonté le tissu obtenu.
Pour tester leur dispositif, les chercheurs ont dabord utilisé des cellules souches embryonnaires. Ils ont commencé par montrer que lincorporation de nanoparticules navait dimpact ni sur le fonctionnement de la cellule souche, ni sur ses capacités de différenciation. Ces cellules souches magnétiques fonctionnelles ont ensuite été testées dans létireur. De manière remarquable, elles se différentient vers des précurseurs de cellules cardiaques lorsque la stimulation impose des « battements magnétiques » mimant la contraction du cur. 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 lingénierie tissulaire.
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Journal
Nature Communications