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Les chercheurs de Princeton ont créé un dispositif qui peut rassembler des groupes de cellules, dirigeant précisément les mouvements des cellules en manipulant des champs électriques pour imiter ceux qui se trouvent dans le corps pendant la guérison. Cette technique ouvre de nouvelles possibilités pour l’ingénierie tissulaire, notamment des approches visant à favoriser la cicatrisation des plaies, à réparer les vaisseaux sanguins ou à sculpter les tissus.

Le dispositif SCHEEPDOG

Ce nouveau système, assemblé à partir de pièces peu coûteuses et facilement disponibles, permet aux chercheurs de manipuler et de mesurer les mouvements des cellules de manière fiable et répétable. Dans un article, l’équipe de Princeton décrit ce système.
Ce dispositif appelé SCHEEPDOG, contient deux paires d’électrodes qui sont utilisées pour générer des champs électriques le long des axes horizontal et vertical, ainsi que des sondes d’enregistrement pour mesurer la tension et des matériaux intégrés pour séparer les cellules des sous-produits chimiques des électrodes. Le niveau de tension est similaire à celui d’une pile AA concentrée dans la chambre d’un centimètre de large contenant des cellules.
« C’est un peu comme un Etch A Sketch », a déclaré Zajdel, un coauteur de cette étude, faisant référence au jouet de dessin dans lequel des lignes peuvent être créées dans n’importe quelle direction en tournant deux boutons de commande. « Nous avons les boutons horizontal et vertical, et nous pouvons faire en sorte que les cellules suivent des trajectoires arbitraires dans tout l’espace 2D en utilisant ces deux boutons.
L’équipe a testé SCHEEPDOG en utilisant des cellules de peau de mammifères et des cellules épithéliales de la muqueuse du rein, qui sont souvent utilisées pour étudier les mouvements collectifs des cellules. Ils ont découvert que les cellules produisaient des signaux le long des deux axes sur une fenêtre de temps d’environ 20 secondes : en activant le champ électrique vertical pendant 15 secondes et le champ horizontal pendant 5 secondes les cellules migreraient davantage dans le sens vertical que dans le sens horizontal.

Programmer des manœuvres complexes

« Ce que les cellules perçoivent est une sorte d’angle virtuel, et cela nous permet de programmer n’importe quelle manœuvre complexe. C’est vraiment surprenant – c’est un niveau de contrôle étonnant auquel on ne s’attendait pas, surtout avec des milliers de cellules voisines qui exécutent ces manœuvres sur demande. », explique M. Chen assistant professeur en mécanique.
En utilisant SCHEEPDOG, l’équipe étend ses études à différents types de cellules et contextes. Gawoon Shim, étudiant diplômé, étudie comment les différents niveaux d’adhésion entre les cellules ont un impact sur la migration cellulaire dirigée – des informations essentielles pour d’éventuelles applications telles que la régénération de la peau, des vaisseaux sanguins et des cellules nerveuses dans les tissus endommagés.
« C’est la première étape de toute guérison et régénération dont nous pourrions avoir besoin » dans divers contextes cliniques, a déclaré Shim, coauteur de cette étude avec Zajdel. « Nous apprenons à diriger les cellules là où nous en avons besoin, et nous pouvons ensuite déterminer ce qu’elles vont faire par la suite ».

Une nouvelle façon d’utiliser des tissus vivants

Alors que les techniques de pointe actuelles de régénération des tissus impliquent généralement le prémodelage des nouveaux tissus, la sculpture des tissus à l’aide de champs électriques peut permettre une plus grande flexibilité et de meilleurs résultats.  » À long terme, cela pourrait offrir des façons très intéressantes et complètement nouvelles d’utiliser des tissus vivants », a déclaré Cohen.
Cette recherche a été publiée dans Cell Systems.
Source : Princeton University
Crédit photo : Pixabay

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