Une nouvelle étude menée par des chercheurs de l'Université de Galway et de l'Université de Limerick suggère que la stimulation électrique pourrait être essentielle pour que les tendons maintiennent leur santé, offrant ainsi de nouvelles possibilités en matière de réparation et de régénération des tendons.
La recherche a eu lieu au Centre de recherche CÚRAM sur les dispositifs médicaux, financé par Taighde Éireann – Research Ireland, anciennement Science Foundation Ireland.
Les tendons résistent à des contraintes mécaniques intenses, tout en facilitant la transmission des forces des muscles aux os. Ils sont également piézoélectriques, ce qui signifie que lorsqu’ils sont étirés, ils produisent un champ électrique, considéré comme important pour la régulation du fonctionnement des cellules tendineuses. Cependant, lorsqu’ils sont blessés, les tendons offrent une guérison limitée, ce qui entraîne souvent des douleurs chroniques et un handicap, affectant ainsi la productivité du patient.
En 2023, des déchirures ou blessures traumatiques majeures aux tendons, ligaments et muscles ont touché près d’un demi-million de personnes occupant un emploi à temps plein aux États-Unis.
La guérison des blessures aux tendons est lente et nécessite souvent une rééducation approfondie, ce qui entraîne près de deux mois de journées de travail perdues par blessure. La médecine régénérative actuelle pour la réparation des tendons n’a pas réussi jusqu’à présent à recréer l’environnement natif des cellules tendineuses, ce qui entrave finalement leur potentiel thérapeutique.
Dirigée par le Dr Marc Fernandez-Yague, qui a obtenu son doctorat alors qu'il était chercheur au CÚRAM de l'Université de Galway, l'équipe de recherche s'est concentrée sur la compréhension de la manière dont les signaux électriques et mécaniques fonctionnent ensemble pour contrôler le fonctionnement des cellules tendineuses. Traditionnellement, les cellules tendineuses sont extrêmement difficiles à cultiver en laboratoire car elles perdent rapidement et de manière irréversible leurs fonctions tendineuses une fois isolées du corps.
Pour relever ces défis, l'équipe a développé un nouveau dispositif de culture cellulaire : un « bioréacteur piézoélectrique tympanique » qui fonctionne de la même manière que le tympan humain et qui délivre des vibrations mécaniques et des stimuli électriques aux cellules tendineuses.
Cette double stimulation a permis aux cellules de mieux conserver leurs propriétés saines et spécifiques aux tendons, tout en étant développées en laboratoire, ce qui leur a permis d'être utilisées dans des approches de réparation et de régénération des tissus.
Notre travail est ancré dans une compréhension approfondie de la manière dont les cellules perçoivent et interagissent avec leur environnement. Jusqu’à présent, les cellules tendineuses sont cultivées en laboratoire dans un appareil spécialisé qui les étire pour imiter les effets des mouvements du corps. Cependant, cette approche ne tient pas compte du fait que les tissus tendineux sont piézoélectriques : ils génèrent des signaux électriques lorsqu’ils sont soumis à un stress mécanique. Notre projet de recherche a conçu un système de stimulation électromécanique dynamique, qui fournit aux cellules les signaux spécifiques dont elles ont besoin pour guider avec succès leur développement, recréant ainsi les conditions environnementales clés observées lors de la formation et de la réparation normales des tissus.
Dr Marc Fernandez-Yague, Université de Galway
Le Dr Manus Biggs, professeur agrégé à l'Université de Galway et chercheur principal de l'étude, a souligné certaines implications plus larges de la recherche : « Bien que notre approche montre un grand potentiel pour la croissance des tissus tendineux en laboratoire, elle a également des implications significatives pour générer d'autres tissus qui répondent à des forces électriques et mécaniques doubles, comme le cartilage, les os et même les tissus cardiovasculaires. Cette étude ouvre de nouvelles perspectives. possibilités de développer des thérapies favorisant le renforcement des tissus et proposant des stratégies alternatives ou complémentaires aux méthodes actuelles de réadaptation physique.
« Nous comprenons que les thérapies musculo-squelettiques traditionnelles reposent souvent sur une thérapie physique qui fournit des signaux mécaniques aux cellules des tissus en régénération. En revanche, l'incorporation d'une stimulation électrique permet une plus grande précision dans le contrôle de la réponse des cellules, offrant ainsi des approches plus efficaces pour les applications en médecine régénérative. » , on a longtemps évoqué la piézoélectricité des tendons comme ayant des fonctions physiologiques. Cette étude est l’une des premières du genre à montrer que les signaux piézoélectriques peuvent réguler la différenciation et le développement des cellules.
