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En médecine régénérative, un traitement idéal pour les patients dont les muscles sont endommagés par le manque d’oxygène, par exemple après un exercice intense, serait de les revigorer par l’injection de leurs propres cellules souches.

Stimuler les cellules souches

Dans une nouvelle étude des chercheurs de l’université de l’Illinois à Urbana-Champaign ont démontré que les « nanostimulateurs » – des nanoparticules ensemencées avec une molécule que le corps produit naturellement pour inciter les cellules souches à guérir les blessures – peuvent amplifier les pouvoirs régénérateurs des cellules souches dans un membre ciblé chez la souris.
« Nous voulions utiliser les fonctions naturelles des cellules souches et les facteurs stimulants pour traiter localement l’ischémie musculaire », a déclaré le responsable de cette étude, Hyunjoon Kong, professeur de génie chimique.
L’ischémie musculaire, ou les dommages causés aux muscles par un apport limité en oxygène ou en sang, peuvent avoir des causes multiples, comme une blessure à un membre ou une maladie artérielle périphérique. Les cellules souches dérivées du tissu adipeux d’un patient sont connues pour produire des facteurs qui incitent de nouveaux vaisseaux sanguins à se développer, restaurant l’oxygène et les nutriments, et pour moduler l’inflammation dans les tissus endommagés. Cependant, les expériences in vivo ont montré des avantages limités, car l’activité des cellules souches semble diminuer après l’injection dans un muscle.

Le TNF-alpha attaché aux cellules souches

Une molécule naturellement produite dans le corps, appelée facteur alpha de nécrose tumorale, peut inciter les cellules souches à sécréter davantage de facteurs souhaités. D’autres études ont essayé d’incuber les cellules avec le TNF-alpha avant l’injection, mais les effets s’estompent rapidement, a déclaré M. Kong.
L’équipe de l’Illinois a décidé d’essayer d’attacher le TNF-alpha directement aux cellules souches, créant ainsi des nanostimulateurs – des nanoparticules additionnées de TNF-alpha. Ces nanoparticules se lient à un récepteur à la surface des cellules souches, ce qui permet une libération localisée, ciblée et prolongée du TNF-alpha.
« Le principal avantage des cellules souches pour la régénération des tissus n’est pas nécessairement la capacité des cellules à remplacer les tissus perdus, mais à libérer des facteurs de croissance bénéfiques et des cytokines qui contribuent au processus de réparation », a déclaré le professeur Marni Boppart, coauteur de cette étude. « Ces nanostimulateurs permettent aux cellules de libérer les facteurs bénéfiques plus longtemps qu’elles ne le feraient autrement. Cela offre un avantage significatif, en particulier lorsque les cellules sont transplantées dans des tissus blessés, malades ou âgés ».
Les chercheurs ont testé leur approche sur des souris présentant une ischémie induite chirurgicalement dans une de leurs pattes arrière. Ils ont isolé les cellules souches du tissu adipeux, les ont mélangées avec les nanostimulateurs et les ont injectées localement.

Une augmentation de la circulation sanguine et des niveaux d’oxygène

Les chercheurs ont constaté une augmentation de la circulation sanguine et des niveaux d’oxygène dans les pattes ischémiques. Ils ont également constaté une amélioration de la mobilité : les souris traitées pouvaient marcher plus longtemps et leurs jambes étaient plus fortes.
Les chercheurs avertissent que des travaux supplémentaires sont nécessaires pour optimiser les conditions de prélèvement et de préparation des cellules souches et pour étudier les effets à plus long terme.
Cette recherche a été publiée dans ACS Nano.
Source : University of Illinois at Urbana-Champaign
Crédit photo : Pexels