THÉRAPIE CELLULAIRE : Le matériau qui rétablit une signalisation cellulaire dynamique

Une condition du succès des thérapies cellulaires est la restauration de la capacité de signalisation et de communication des cellules souches greffées, avec les nombreux types d'instructions provenant de protéines et d'autres molécules présentes dans les matrices qui les entourent. Ainsi, le développement du premier matériau synthétique à capacité de déclencher de manière réversible ce type de signalisation dynamique va contribuer à optimiser les thérapies par cellules souches des lésions de la moelle épinière, des accidents vasculaires cérébraux (AVC), de la maladie de Parkinson, de la maladie d'Alzheimer ou encore de l a maladie arthritique. La médecine régénérative trouve ainsi un nouveau souffle, avec ce développement de la Northwestern University, présenté dans la revue Nature Communications.

Ce développement est présenté comme " révolutionnaire " pour l'avancement des thérapies cellulaires : " L'objectif des thérapies cellulaires est de régénérer les tissus qui ne fonctionnent plus ", rappelle l'auteur principal Samuel I. Stupp, Professeur de sciences des matériaux et Ingénierie, chimie, médecine et génie biomédical à la Northwestern. Les cellules de notre corps reçoivent en permanence de nombreux types d'instructions provenant de protéines et d'autres molécules présentes dans les tissus et organes qui les entourent. Ce peut être en particulier des instructions d'expression des gènes spécifiques qui va permettre à la cellule de se différencier en plusieurs types de cellules conduisant à une croissance ou à une régénération des tissus. Et cette " machine " de signalisation possède une capacité intégrée remarquable, celle de stopper ou reprendre les signaux ou encore désactiver un signal pour le remplacer par un autre. La construction d'un matériau artificiel possédant ce type de capacité dynamique n'avait jamais été réalisée jusqu'à ces travaux.

Le développement du premier matériau synthétique à signalisation dynamique réversible : Les scientifiques ont conçu une nouvelle plate-forme permettant de développer des matériaux qui non seulement sont capable de mieux " gérer " les cellules souches pour des thérapies régénératrices plus efficaces, mais de découvrir en laboratoire de nouvelles façons de contrôler le sort des cellules et leurs fonctions. Par ex., le matériau synthétique est capable d'envoyer des signaux aux cellules souches neurales pour qu'elles prolifèrent, puis à un moment précis choisi par l'opérateur, déclencher leur différenciation en neurones puis les remettre dans un état prolifératif. Ainsi, les scientifiques parviennent ici à induire des cellules souches neurales de la moelle épinière, initialement regroupées en " neurosphères " à se séparer et à se différencier sur un simple signal. Mais lorsque ce signal s'éteint, les cellules se regroupent spontanément à nouveau en neurosphères.

Une application possible dans la maladie de Parkinson : L'utilisation de la nouvelle technologie trouve ici une application dans la prise en charge d'un patient atteint de maladie de Parkinson. Les cellules de la peau du patient pourraient être converties en cellules souches en utilisant les techniques existantes. La nouvelle technologie pourrait ensuite permettre d'induire les cellules souches à se différencier en neurones producteurs de dopamine avant transplantation chez le patient.

Comment " ça " marche ? Les matériaux sont chimiquement dotés de différents brins d'ADN, chacun conçu pour adresser un signal différent aux cellules. Pour activer ces signaux destinés aux cellules, des molécules solubles contenant des brins d'ADN complémentaires couplés à des peptides sont ajoutés au matériau pour créer des doubles hélices d'ADN exprimant le signal...

Faciliter les thérapies autologues : Alors que les patients aimeraient des thérapies cellulaires qui utilisent des cellules souches dérivées de leur propre corps pour régénérer leurs tissus, cette nouvelle technologie met ces thérapies autologues dans le domaine des possibles. Il reste à valider ce processus in vivo : les cellules souches seraient encapsulées dans le nouveau matériau, implantées par injection et ciblées sur un point particulier. Ensuite, les molécules solubles seraient administrées au patient pour déclencher la prolifération et la différenciation des cellules transplantées.

Équipe de rédaction Santélog