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Des bouts de plastique qui nagent !

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En cultivant des cellules de muscle cardiaque sur des films de polymère, des chercheurs ont réalisé de minuscules structures capables de se déplacer par leurs propres moyens et ouvrent du même coup des perspectives pour la chirurgie du cœur.

Sur leur film de polymère, les cellules de muscle cardiaque suivent les motifs dessinés à l’aide de fibronectine. © Science

Ils nagent droit devant eux, en se contractant avec régularité mais ce ne sont pourtant que des morceaux de plastique de formes diverses, bandes, carrés ou triangles... Cette curiosité est une véritable avancée dans le domaine de la biologie et de la médecine, laissant espérer des progrès dans la réparation des lésions cardiaques.

En effet, l'équipe de George Whitesides (université de Harvard) a réalisé ces drôles d'objets en faisant pousser sur un film en plastique des cellules musculaires de cœur (des myocardiocytes), prélevées sur des rats et capables, comme tout muscle cardiaque, de se contracter rythmiquement de manière spontanée.

Pour commencer, les chercheurs ont étalé sur une surface en verre un polymère thermosensible. Cette première couche a ensuite été recouverte d'un autre polymère, organique, le dénommé polydiméthylsiloxane, alias PDMS, un élastomère honorablement connu pour sa biocompatibilité. Sur ce support, les chercheurs ont en quelque sorte imprimé des motifs à l'aide d'un tampon. Le produit ainsi déposé était une protéine, la fibronectine. Dans l'organisme, cette protéine extracellulaire peut se fixer au collagène mais aussi à des récepteurs de la membrane des cellules, jouant un grand rôle dans la cohésion des tissus.

Des fibres musculaires construites à la demande

Une fois cette couche protéique en place, des myocardiocytes ont été déposés et mis en culture. Comme elles ont l'habitude de le faire, ces cellules cardiaques se sont fixées aux dépôts de fibronectine et la culture cellulaire, en croissant, en a suivi les motifs. Après quelques jours, les films de plastique étaient parcourus par de minuscules fibres musculaires ayant la forme du dessin initialement imprimé.

Il ne restait plus qu'à libérer ces films musclés. Les chercheurs ont astucieusement utilisé la couche de polymère thermosensible. Sous l'effet d'une petite élévation de température, elle se déforme suffisamment pour décoller le film plastique de son support de verre. Les myocardiocytes, se contractant rythmiquement, les pièces de plastique se sont mis immédiatement à onduler et à se déplacer dans le liquide nutritif.

L'expérience n'a rien d'une fantaisie. Elle a permis de démontrer la faisabilité d'une croissance précisément contrôlée de fibres musculaires grâce au motif préimprimé. Les chercheurs y voient, à long terme, des perspectives intéressantes pour la réparation du muscle cardiaque.