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Des bio-ingénieurs de l’université Rice ont fabriqué et testé des échafaudages électrospongieux réglables, entièrement dérivés des muscles squelettiques décellularisés afin de favoriser la régénération des muscles blessés.

Des échafaudages électrospongieux réglables

Leur étude montre comment la matrice extracellulaire naturelle peut être fabriquée pour imiter le muscle squelettique natif et diriger l’alignement, la croissance et la différenciation des myotubes, l’un des éléments constitutifs du muscle squelettique. Les échafaudages bioactifs sont fabriqués en laboratoire par électrofilage, un processus à haut débit qui permet de produire des fibres à l’échelle du micron.
Les méthodes actuelles d’électrofilage des muscles décellularisés nécessitent un copolymère pour faciliter la fabrication des échafaudages. Ce n’est pas le cas du procédé conçu par Rice.
« La principale innovation réside dans la capacité à préparer des échafaudages composés à 100 % de matrice extracellulaire », a déclaré Antonios Mikos, bio-ingénieur et chercheur principal à Rice. « C’est très important car la matrice comprend tous les motifs de signalisation qui sont importants pour la formation du tissu en question. »
Les échafaudages s’appuient sur les indices bioactifs des muscles décellularisés et sur les propriétés matérielles réglables offertes par l’électrofilage pour créer un matériau riche en signaux biochimiques et à la topographie très spécifique. Ce matériau est conçu pour se dégrader à mesure qu’il est remplacé par un nouveau muscle dans l’organisme.
Les expériences ont révélé que les cellules prolifèrent mieux lorsque les échafaudages ne sont pas saturés d’un agent réticulant, ce qui leur permet d’accéder aux signaux biochimiques de la matrice de l’échafaudage.

L’électrofilage permet de moduler la densité de la réticulation

L’électrofilage a permis aux chercheurs de moduler la densité de la réticulation. Ils ont constaté qu’une réticulation intermédiaire permettait de mieux conserver l’alignement des fibres pendant la culture cellulaire.
La plupart des matrices décellularisées destinées à la régénération musculaire proviennent de membranes aussi fines que la peau ou le tissu de l’intestin grêle. « Mais pour le muscle, parce qu’il est épais et plus complexe, vous devez le couper plus petit que les tailles cliniquement pertinentes et les propriétés matérielles originales sont perdues », a déclaré Mollie Smoak, étudiante diplômée de Rice et auteur principal. « Il ne ressemble plus au matériau d’origine lorsque vous avez terminé.
« Dans notre cas, l’électrofilage était la clé pour rendre ce matériau très ajustable et le faire ressembler à ce qu’il était auparavant », a-t-elle ajouté. Il peut générer des fibres très alignées, très similaires à l’architecture que l’on trouve dans les muscles squelettiques, et avec tous les indices biochimiques nécessaires pour faciliter la création d’un tissu musculaire viable », a déclaré Mikos.
Mikos a déclaré que l’utilisation de matériaux naturels plutôt que synthétiques est importante pour une autre raison. « La présence d’un matériau synthétique, et en particulier les produits de dégradation, peut avoir un effet négatif sur la qualité du tissu qui est finalement formé », a-t-il déclaré.

Un processus dont la seul limite est celle des machines

« Pour une éventuelle application clinique, nous pourrions utiliser un muscle squelettique ou une matrice provenant d’une source appropriée, car nous sommes capables d’éliminer très efficacement l’ADN qui est susceptible de déclencher une réponse immunitaire. Nous pensons que cela pourrait permettre de transposer cette technologie à l’homme. » Selon Mme Smoak, ce processus d’électrofilage peut produire des échafaudages musculaires de n’importe quelle taille, la seule limite étant celle des machines.
Cette recherche a été publiée dans Science Advances.
Source : Rice University
Crédit photo : StockPhotoSecrets