Ventricule du cœur humain cultivé en laboratoire : il bat et pompe le sang

Ventricule Du Cœur Humain Cultivé En Laboratoire : Il Bat Et

Des scientifiques canadiens ont créé un ventricule bioartificiel qui bat et pompe le sang. Parce qu’il est révolutionnaire et s’approche de l’adieu à l’expérimentation animale.

Crédit : Université de Toronto

Crédit : Université de Toronto

Création en laboratoire d’une version miniaturisée du ventricule gauche humain, qui bat comme la chambre d’un vrai cœur et est capable de pomper le sang. Ce minuscule organoïde cultivé en trois dimensions représente une réalisation extrêmement importante pour la recherche et la médecine ; grâce à elle, en effet, les scientifiques pourront tester de nouveaux médicaments et développer des thérapies innovantes sans avoir recours à l’expérimentation animale, ou à l’utilisation d’organes dépourvus de la fonctionnalité biochimique fondamentale (comme les cœurs extraits après une autopsie). Tout cela conduira à une recherche plus éthique et plus précise. Si cela ne suffisait pas, à partir de ces bases, il pourrait même être possible de créer des organes humains bioartificiels entièrement fonctionnels, capables de remplacer les organes malades chez les patients nécessitant une greffe.

La création du ventricule gauche pulsant a été réalisée par une équipe de recherche canadienne dirigée par des scientifiques canadiens de l’Institut des biomatériaux et du génie biomédical de l’Université de Toronto, qui ont collaboré étroitement avec des collègues du Département de génie chimique et de chimie appliquée du Toronto General Hospital Research Institute – University. Réseau de santé et le Département de physiologie et pharmacologie de l’Université de Montréal. Les chercheurs, dirigés par le professeur Milica Radisic, ont créé l’organoïde en développant trois couches de cellules cardiaques vivantes autour d’un échafaudage de matériau biocompatible. Cultiver des cellules de tissus humains dans un plan (en deux dimensions) est assez simple pour les scientifiques, mais le résultat est loin de celui d’un organe. Grâce aux échafaudages polymères 3D – qui guident l’orientation des myofibres dans le cas d’un cœur – il est possible d’obtenir des organes bioartificiels aux fonctionnalités similaires aux vrais.

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Les scientifiques ont laissé les cellules cardiaques se développer autour de la structure polymère immergée dans le liquide pendant une semaine, ce qui a donné un organoïde ventriculaire gauche. Fondamentalement, il s’agit d’un tube creux qui, sous la poussée d’impulsions électriques, fait battre les cellules cardiaques à l’unisson et est capable de pomper du liquide. L’organoïde bioartificiel est minuscule : le diamètre n’est en fait que de 0,5 millimètre, tandis que la hauteur est de 1 millimètre. Comme le précisent les chercheurs dans un communiqué, « il est aussi gros que le ventricule d’un fœtus humain vers la 19e semaine de gestation ». Malgré sa petite taille, il a toujours la capacité de pomper du fluide à l’intérieur d’un bioréacteur, avec une efficacité de pression égale à environ 5% d’un vrai ventricule humain.

Malgré ses limites, c’est une base extraordinaire pour étudier les maladies cardiaques – qui comptent parmi les principales causes de décès dans les pays industrialisés – et développer de nouvelles thérapies. Le tout sans avoir à sacrifier des animaux, comme c’est le cas aujourd’hui pour analyser la fonctionnalité biochimique du cœur et tester des candidats-médicaments. Le ventricule gauche, après tout, est la chambre responsable du pompage du sang oxygéné dans l’aorte et de là vers le reste du corps. « Avec notre modèle, nous pouvons mesurer le volume d’expulsion – la quantité de liquide qui est expulsée à chaque fois que le ventricule se contracte – ainsi que la pression de ce liquide », a déclaré le Dr Okhovatian, co-auteur de l’étude. « Les deux étaient presque impossibles à réaliser avec les modèles précédents », a ajouté le scientifique.

Comme précisé, il s’agit encore d’un modèle conceptuel (il suffit de penser qu’un vrai cœur a 11 couches, pas trois), il est dépourvu de vascularisation et d’autres caractéristiques, cependant à l’avenir il sera probablement possible de les reconstruire entièrement en laboratoire à partir de ces mini-organes. Un obstacle à ne pas sous-estimer sera la suppression de l’échafaudage en polymère, pour l’instant fondamental pour faire croître les tissus en 3D. Les détails de la recherche « Vers un assemblage hiérarchique de feuilles de cellules alignées dans un ventricule cardiaque conique à l’aide d’élastomères microfabriqués » ont été publiés dans la revue scientifique Advanced Biology.