Alternative à la transplantation : des fibres musculaires en aérosol
Pour les personnes souffrant d'insuffisance cardiaque, un cœur artificiel par transplantation serait le salut. Mais pour reproduire cet organe complexe en laboratoire, il faudrait d'abord réussir à cultiver des tissus vivants à plusieurs niveaux. Des chercheurs de l'Empa se sont désormais rapprochés de cet objectif : Grâce à un procédé de pulvérisation, ils ont créé des fibres musculaires fonctionnelles.
Toute personne qui, en raison d'une Insuffisance cardiaque a besoin d'une transplantation, doit espérer trouver un organe compatible. Une alternative élégante serait un organe artificiel CœurIl ne provoque aucune réaction de rejet dans le corps après l'implantation. Le site Projet "Zurich Heart du groupement de recherche en médecine universitaire de Zurich, dont l'Empa est partenaire, développe actuellement un cœur artificiel de ce type. Pour que la pompe de laboratoire soit acceptée par le corps, elle doit être enveloppée et revêtue de tissus humains, comme une cape d'invisibilité. Jusqu'à présent, la culture de tissus fonctionnels multicouches représente encore un grand défi dans le domaine en plein essor de l'ingénierie tissulaire. Des chercheurs de l'Empa ont réussi à faire croître des cellules en fibres musculaires dans une structure plastique tridimensionnelle.
Les fibres musculaires du revêtement jouent un rôle décisif
"Le cœur humain est naturellement constitué de plusieurs couches de tissus différents", explique Lukas Weidenbacher de la Département Biomimetic Membranes and Textiles de l'Empa à Saint-Gall. Les fibres musculaires de la doublure jouent ici un rôle décisif, car elles assurent la stabilité et la flexibilité du cœur qui bat en permanence. Il est toutefois difficile de cultiver des fibres musculaires multicouches, car les cellules doivent d'abord être placées dans une structure spatiale. "Il est certes possible de créer des structures tridimensionnelles en plastique qui ressemblent fortement aux tissus humains, par exemple grâce à ce que l'on appelle l'électrospinning", explique Weidenbacher. Dans ce cas, des polymères liquides sont filés sous forme de fils ultrafins qui prennent la forme de tissus naturels. Les solvants nocifs nécessaires à cette méthode sont toutefois un poison pour les cellules sensibles.
Une protection qui traîne
Les chercheurs de l'Empa ont donc emballé les précieuses cellules dans des capsules protectrices. Une enveloppe en gélatine contient à chaque fois une ou deux cellules. Les cellules restent ainsi protégées des solvants. Un procédé de pulvérisation spécial, l'électrospraying, permet d'insérer les capsules dans les pores de l'échafaudage filé. "Les cellules ainsi protégées résistent très bien au sprayage", explique le chercheur en matériaux. Et une fois que les cellules se sont implantées à l'endroit visé, la capsule de gélatine gélatineuse se dissout en quelques minutes.
Les photos prises au microscope électronique à balayage montrent que les cellules se plaisent dans leur nid de plastique : dès que les capsules sont dissoutes, les cellules précurseurs immatures commencent à fusionner entre elles et à se transformer en fibres musculaires allongées. Au final, il doit en résulter une structure qui ressemble le plus possible au tissu musculaire naturel. "Comme le cœur artificiel est irrigué en permanence par la circulation sanguine, il est important que les surfaces soient conçues de manière à éviter la formation de caillots", explique Weidenbacher.
Texte : EMPA
