Les maladies cardiovasculaires restent la première cause de décès dans le monde. Malheureusement, le cœur ne peut pas régénérer de nouveaux tissus, car les cardiomyocytes, ou cellules du muscle cardiaque, ne se divisent pas après la naissance.
Dans leur article, publié dans Bioingénierie APL par AIP Publishing, les chercheurs de Syracuse ont développé un polymère à mémoire de forme pour faire croître les cardiomyocytes. L’augmentation de la température du matériau de 30 degrés Celsius à 37 degrés Celsius a transformé la surface plane du polymère en nanowrinkles, ce qui a favorisé l’alignement des cardiomyocytes.
La recherche fait partie du domaine croissant de la mécanobiologie, qui étudie comment les forces physiques entre les cellules et les modifications de leurs propriétés mécaniques contribuent au développement, à la différenciation cellulaire, à la physiologie et à la maladie.
Les chercheurs donnent un aperçu dans leur article de la façon dont certains des derniers biomatériaux sensibles aux stimuli (SRB), qui incluent le polymère à mémoire de forme, sont utilisés pour imiter le microenvironnement dynamique pendant le développement cardiaque et la progression de la maladie.
Une telle recherche pourrait fournir un meilleur aperçu des mécanismes biomoléculaires et de régulation qui favorisent la maturation cellulaire, les étapes finales de la différenciation cellulaire et stimulent l’apparition de la maladie.
Les scientifiques ont développé des micro-environnements cardiaques en incorporant des stimulations externes, telles que la pression ou l’étirement, pour favoriser la croissance et la maturation des cardiomyocytes. Mais, ils n’ont pas été en mesure de contrôler suffisamment ces micro-environnements pour reproduire les changements graduels étape par étape qui se produisent dans le corps pour comprendre les processus de reconstruction ou de remodelage du tissu cardiaque.
Pour relever ce défi, les chercheurs utilisent les SRB pour en savoir plus sur le fonctionnement du microenvironnement pendant le développement cardiaque. Les SRB, qui sont hautement réglables, réagissent à la température, à la pression, à l’électricité et à d’autres stimuli externes pour fournir des signaux de croissance cellulaire et tissulaire. Les SRB subissent des changements de propriétés en réponse à des stimuli externes, ce qui signifie qu’ils peuvent apporter des changements à la demande qui se produisent au fil du temps pour affecter les comportements des cellules cultivées.
La situation idéale pour laquelle les chercheurs s’efforcent est la création d’une plate-forme de culture cellulaire synthétique basée sur SRB 3D qui peut changer ses propriétés matérielles pour imiter la progression naturelle du développement cardiaque. La plateforme pourrait également les aider à en savoir plus sur les propriétés chimiques et physiques qui mènent aux maladies cardiaques.
Il est essentiel de comprendre comment les signaux biophysiques dépendant du temps affectent les cellules pendant la formation des tissus. Cependant, les modèles conceptuels sont encore largement basés sur les résultats d’études de plates-formes expérimentales statiques en 2D dans lesquelles les signaux biophysiques restent constants au fil du temps. «
Zhen Ma, auteur de l’étude
Ma suggère de se concentrer davantage sur les propriétés électriques du SRB pour élargir la compréhension des réponses cardiaques aux changements extracellulaires. L’incorporation de nanotubes de carbone pour améliorer la conductivité de différents échafaudages polymères, par exemple, s’est avérée améliorer la communication intercellulaire et la croissance des cardiomyocytes.
La source:
Institut américain de physique
Référence du journal:
Shi, H., et al. (2021) Biomatériaux sensibles aux stimuli pour l’ingénierie tissulaire cardiaque et la mécanobiologie dynamique. Bioingénierie APL. doi.org/10.1063/5.0025378.
