En étudiant et en modifiant les tissus cardiaques dans l’environnement unique de faible gravité de l’espace, le laboratoire d’Arun Sharma, PhD, découvre de nouvelles façons de protéger et de réparer le cœur défaillant. Il a pris la parole aujourd'hui à Toronto lors de la 46e réunion annuelle et séances scientifiques de la Société internationale de transplantation cardiaque et pulmonaire (ISHLT).
Le Dr Sharma a décrit l’espace comme un environnement yin-yang qui accélère le vieillissement et la dégradation des tissus et constitue un cadre idéal pour la croissance de tissus cardiaques tridimensionnels plus complexes et de patchs à partir de cellules souches spécifiques au patient.
Les expériences sur les maladies cardiaques menées dans l’espace produisent des résultats rapides
« En microgravité, le déconditionnement cardiovasculaire est accéléré ; le cœur et les muscles s'affaiblissent beaucoup plus rapidement que sur Terre », a déclaré le Dr Sharma, PhD, directeur du Centre de recherche en médecine spatiale à Cedars-Sinai à Los Angeles. « Cela nous permet d'étudier les changements de type maladie, tels que l'affaiblissement de la contractilité et les changements métaboliques sur plusieurs semaines plutôt que plusieurs années. »
Parmi les projets du Dr Sharma figurent des expériences sur la Station spatiale internationale sur les mécanismes cellulaires à l'origine de l'insuffisance cardiaque, ainsi que sur l'exploitation de cellules souches pour produire des mini-organes cardiaques.
« Mieux comprendre comment le muscle cardiaque échoue et récupère peut également améliorer l'optimisation avant la transplantation, en gardant le cœur et les autres organes des patients en meilleur état pendant qu'ils attendent un organe donné par un donneur », a-t-il déclaré.
La faible gravité peut également être exploitée pour fabriquer des organoïdes cardiaques ou des organes 3D miniatures qui simulent une fonction cardiaque normale. Les organoïdes cardiaques sont utilisés pour identifier de nouvelles cibles médicamenteuses conçues pour ralentir la progression de l'insuffisance cardiaque et améliorer les soins post-transplantation en produisant des informations sur la façon dont le tissu cardiaque s'adapte, se remodèle ou se déconditionne sous l'effet du stress.
L’environnement de microgravité aide à produire des thérapies robustes
« La microgravité améliore également la structure 3D et les réseaux de vaisseaux sanguins dans les tissus modifiés », a-t-il déclaré. « La fabrication spatiale pourrait faciliter la bio-impression de patchs cardiaques plus solides et plus physiologiques. »
Les patchs de muscle cardiaque dérivés de cellules souches pluripotentes induites (CSPi) sont conçus pour stabiliser ou réparer partiellement les cœurs défaillants, permettant ainsi de gagner du temps et de réduire le nombre de patients nécessitant un remplacement complet d'un organe.
« Des patchs iPSC sont produits ici sur Terre comme thérapies de transition pour les patients souffrant d'insuffisance cardiaque sévère en attente d'une transplantation cardiaque complète », a déclaré le Dr Sharma. « Un environnement en microgravité offre le potentiel de produire des zones plus épaisses et plus robustes, moins susceptibles de s'effondrer sous l'effet de la gravité lorsqu'elles sont ramenées sur Terre », a-t-il déclaré.
À long terme, le Dr Sharma a déclaré que la recherche spatiale pourrait également permettre une organisation 3D plus précise des cellules et de la matrice extracellulaire, produisant potentiellement des valves, des conduits et des structures de support plus durables ou plus physiologiques.
« Pour les programmes de transplantation, cela signifierait des remplacements valvulaires et des réparations structurelles plus durables, moins de réopérations et éventuellement un besoin retardé d'une greffe complète chez certains patients », a-t-il déclaré. « Si la microgravité nous permet de produire des tissus cardiaques 3D plus grands et bien vascularisés, nous pourrons peut-être éventuellement concevoir des parties substantielles du myocarde adaptées à la réparation d'infarctus importants ou même au remplacement de sections d'un cœur transplanté défaillant. »
Les travaux du laboratoire du Dr Sharma s'inscrivent dans la vision de la fabrication d'organes ou de tissus à la demande, comme des cellules cardiaques dérivées d'iPSC à partir de fonds génétiques spécifiques ou de phénotypes de maladies.
La réunion annuelle et les sessions scientifiques de l'ISHLT se tiendront du 22 au 25 avril au Metro Toronto Convention Centre à Toronto, ON, Canada.
