Le National Institute of General Medical Sciences, une branche des National Institutes of Health (NIH), a décerné à Yubing Sun, professeur associé de génie mécanique et industriel à l'Université du Massachusetts à Amherst, une bourse de recherche de 1,9 million de dollars pour maximiser les recherches des chercheurs, afin de soutenir l'exploration des principes fondamentaux qui sous-tendent le processus de fermeture des espaces entre les cellules causés par une blessure ou une croissance. Cette recherche a le potentiel de faire progresser notre compréhension de la cicatrisation des plaies, des thérapies de régénération cellulaire et du développement embryonnaire.
Les espaces étudiés mesurent entre 0,5 et 5 millimètres, ce qui est plus pertinent d'un point de vue physiologique et relativement plus grand dans ce domaine.
En général, lorsque les gens étudient ces processus de fermeture d'espaces, ils laissent un espace extrêmement petit, de la taille de quelques cellules seulement. Ici, c'est plus grand que ça, pas seulement quelques cellules, mais des milliers ou plus.
Yubing Sun, professeur associé, génie mécanique et industriel, Université du Massachusetts à Amherst
« Notre objectif principal ici est d'avoir une bonne compréhension théorique de la contribution individuelle de chaque facteur à ce processus », explique-t-il. « Lorsque plusieurs facteurs sont impliqués en même temps, lequel régule les autres ? »
Il cite comme exemple de processus de fermeture d'espaces, la fermeture du tube neural au cours du développement embryonnaire. « C'est un processus bien étudié dans les modèles animaux, mais en tant qu'ingénieur, nous souhaitons introduire un environnement plus contrôlé pour étudier comment des facteurs individuels régulent ce processus », explique-t-il. Normalement, dans les études sur les animaux, le chercheur manipule différents gènes pour voir comment cela affecte le développement. « Mais tout change simultanément », explique-t-il. « Il est très difficile de contrôler les facteurs individuels. »
Au lieu de cela, Sun et son équipe prévoient de créer des environnements mécaniques et biochimiques contrôlés afin de pouvoir étudier un facteur à la fois. Ces facteurs incluent des éléments tels que les forces, la géométrie des interstices et la rigidité de la matrice et des tissus.
Bien que la recherche elle-même soit axée sur la compréhension des processus fondamentaux de fermeture des écarts, Sun souligne plusieurs domaines dans lesquels cette recherche pourrait soutenir les progrès futurs.
La cicatrisation des plaies est une application future. Sun explique qu'il existe déjà un dispositif qui utilise une ventouse pour étirer la peau afin d'accélérer le processus de fermeture, mais on ne comprend pas encore complètement comment cela fonctionne. « Pour l'instant, de nombreux paramètres sont déterminés de manière empirique, mais si vous comprenez le processus, vous pouvez concevoir en fonction du principe et les choses deviennent plus efficaces », dit-il.
Cette recherche peut également orienter la régénération cellulaire. Sun souligne que les souris et les poissons zèbres nouveau-nés ont un cœur capable de se régénérer après une blessure. « Imaginez que vous ferez disparaître cette brèche ou cette plaie, et que les cellules à la surface du cœur se différencieront en cellules musculaires du cœur », explique-t-il. « Mais les humains n’ont pas cette capacité. » Une compréhension approfondie du processus de fermeture de l’ouverture pourrait inspirer de futures thérapies visant à régénérer les cellules cardiaques.
Sun évoque la mécanomédecine, des médicaments capables d'imiter les signaux mécaniques qu'il cherche à recréer dans son laboratoire, comme un résultat possible éclairé par ses recherches fondamentales actuelles. « Vous n'appliquez pas directement des signaux mécaniques, mais vous utilisez un médicament pour imiter cet effet », dit-il.
