Stimuler les fibres musculaires avec des aimants les fait croître dans la même direction, alignant les cellules musculaires dans les tissus, rapportent des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) et de l’Université de Boston le 20 octobre dans le journal. Appareil. Les résultats offrent aux chercheurs en médecine un moyen plus simple et moins long de programmer l’alignement des cellules musculaires, qui est étroitement lié à une fonction musculaire saine.
« La capacité d’aligner les muscles en laboratoire signifie que nous pouvons développer des tissus modèles pour comprendre les muscles dans des états sains et malades et pour développer et tester de nouvelles thérapies qui combattent les blessures ou les maladies musculaires », explique l’auteur principal Ritu Raman (@DrRituRaman) , un ingénieur du MIT. Une meilleure compréhension des règles qui régissent la croissance musculaire pourrait également avoir des applications en robotique, ajoute-t-elle.
Dans une enquête précédente, Raman et ses collègues ont découvert que « l’exercice » des fibres musculaires en les faisant se contracter en réponse à une stimulation électrique pendant 30 minutes par jour pendant 10 jours rendait les fibres plus fortes. Cette fois, les chercheurs voulaient explorer si la stimulation mécanique des fibres musculaires sur la même période (plutôt que de les laisser réagir d’elles-mêmes) aurait le même résultat. Pour enquêter, ils ont développé une méthode pour stimuler mécaniquement le tissu musculaire qui diffère des techniques de laboratoire classiques.
Généralement, lorsque les gens souhaitent stimuler mécaniquement des tissus dans un environnement de laboratoire, ils saisissent le tissu par les deux extrémités et le déplacent d’avant en arrière, étirant et comprimant l’ensemble du tissu. Mais cela n’imite pas vraiment la façon dont les cellules communiquent entre elles dans notre corps. Nous voulions contrôler spatialement les forces entre les cellules d’un tissu, en faisant correspondre les systèmes natifs. »
Ritu Raman, auteur principal
Pour stimuler les cellules musculaires d’une manière plus réaliste, Raman et son équipe ont cultivé des cellules dans une boîte de Pétri sur un gel mou contenant des particules magnétiques. Lorsqu’ils déplaçaient un aimant d’avant en arrière sous le gel, les particules se déplaçaient également d’avant en arrière, ce qui « fléchissait » les cellules. Les chercheurs ont pu contrôler avec précision la façon dont le gel se déplaçait et, par conséquent, l’ampleur et la direction des forces subies par les cellules, en modifiant la force et l’orientation de l’aimant. Pour mesurer l’alignement des fibres musculaires dans les tissus et si elles se contractaient de manière synchronisée, les collaborateurs de l’équipe de l’Université de Boston ont développé un logiciel personnalisé qui suivait automatiquement les vidéos du muscle et générait des graphiques de ses mouvements.
« Nous avons été très surpris par les résultats de notre étude », a déclaré Raman. Même si la stimulation mécanique des fibres musculaires sur une période de 10 jours ne semble pas les rendre plus fortes, elles les font toutes croître dans la même direction.
« De plus, nous étions ravis de constater que, lorsque nous déclenchions la contraction musculaire, les muscles alignés battaient de manière synchrone, alors que les muscles non alignés ne battaient pas de manière rythmique », a déclaré Raman. « Cela a confirmé notre compréhension du fait que la forme et la fonction du muscle sont intrinsèquement liées et que le contrôle de la forme peut nous aider à contrôler la fonction. »
Raman et ses collègues prévoient d’approfondir l’étude en étudiant l’impact de différents schémas de stimulation mécanique sur les fibres musculaires saines et malades. De plus, ils prévoient d’étudier comment la stimulation mécanique affecte d’autres types de cellules.
Les chercheurs ont été soutenus par le programme de début de carrière du bureau de recherche de l’armée du DoD des États-Unis, le programme NSF CAREER, le NEC Corporation Fund et le programme de bourses de recherche pour diplômés de la NSF.
