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Dans le cadre d’une nouvelle étude révolutionnaire, des chercheurs de l’université du Minnesota ont imprimé en 3D une pompe cardiaque humaine fonctionnelle à l’échelle centimétrique en laboratoire. Cette découverte pourrait avoir des implications majeures pour l’étude des maladies cardiaques.à

Une pompe fonctionnelle

Dans le passé, les chercheurs ont essayé d’imprimer en 3D des cardiomyocytes, ou cellules du muscle cardiaque, qui étaient dérivés des cellules souches humaines pluripotentes. Les cellules souches pluripotentes sont des cellules qui ont le potentiel de se développer en n’importe quel type de cellule dans le corps. Le problème était que les scientifiques ne pouvaient jamais atteindre une densité cellulaire critique pour que les cellules du muscle cardiaque puissent réellement fonctionner.
Dans cette nouvelle étude, les scientifiques de l’université du Minnesota ont inversé le processus, et cela a fonctionné. « Au début, nous avons essayé d’imprimer des cardiomyocytes en 3D, et nous avons échoué aussi », a déclaré Brenda Ogle, la chercheuse principale de cette étude. « C’est pourquoi, grâce à l’expertise de notre équipe dans la recherche sur les cellules souches et l’impression 3D, nous avons décidé d’essayer une nouvelle approche. Nous avons optimisé l’encre spécialisée à partir de protéines de la matrice extracellulaire, combiné cette encre avec des cellules souches humaines. Les cellules souches ont d’abord été développées à des densités cellulaires élevées dans une structure, puis nous les avons différenciées en cellules du muscle cardiaque ».
L’équipe a découvert que pour la première fois, elle pouvait atteindre l’objectif d’une densité cellulaire élevée en moins d’un mois. « Après des années de recherches, nous étions prêts à abandonner et alors deux de mes étudiants en doctorat d’ingénierie biomédicale, Molly Kupfer et Wei-Han Lin, ont suggéré que nous essayions d’abord d’imprimer les cellules souches », a déclaré M. Ogle. « Nous avons décidé de faire un dernier essai. Je n’arrivais pas à y croire quand nous avons regardé la boîte dans le laboratoire et que nous avons vu le tout se contracter spontanément et de manière synchrone et capable de déplacer le fluide ».

Elle ressemble à un sac

Selon M. Ogle, il s’agit également d’une avancée cruciale dans la recherche sur le cœur, car cette nouvelle étude montre comment ils ont pu imprimer en 3D les cellules du muscle cardiaque de manière à ce que celles-ci puissent s’organiser et travailler ensemble. Comme les cellules se différenciaient juste à côté les unes des autres, cela ressemble plus à la façon dont les cellules souches se développent dans le corps et se transforment ensuite en cellules de muscle cardiaque.
Par rapport à d’autres recherches très médiatisées dans le passé, M. Ogle a déclaré que cette découverte crée une structure qui ressemble à un sac fermé avec une entrée et une sortie pour le fluide, où l’on peut mesurer comment un cœur fait circuler le sang dans le corps. Cela en fait un outil inestimable pour l’étude du fonctionnement du cœur.
« Nous avons maintenant un modèle pour suivre et tracer ce qui se passe au niveau des cellules et des molécules dans la structure de cette pompe qui commence à se rapprocher du cœur humain », a déclaré M. Ogle. « Nous pouvons introduire des maladies et des dommages dans ce modèle et ensuite étudier les effets des médicaments et autres thérapies ». Ce modèle de muscle cardiaque mesure environ 1,5 centimètre de long et a été spécifiquement conçu pour s’adapter à la cavité abdominale d’une souris en vue d’une étude plus approfondie.
« Tout cela semble être un concept simple, mais la manière d’y parvenir est assez complexe. Nous voyons le potentiel et nous pensons que notre nouvelle découverte pourrait avoir un effet transformateur sur la recherche scientifique sur le cœur », a déclaré M. Ogle. Nous pouvons voir cette pompe dans cette vidéo.

Cette recherche a été publiée dans Circulation Research.
Source : University of Minnesota
Crédit photo : Pixabay