Pour la première fois, une équipe de biologistes a construit un cœur de souris fonctionnel à partir de tissus humains. Les résultats annoncent un avenir dans lequel des parties spécifiques du muscle cardiaque, ou même l’organe entier, pourraient être cultivées pour être transplantées.

Image d’entête : Fibroblaste du cœur d’une souris. (California Institute for Regenerative Medicine)

Le travail, qui a été mené par Lei Yang de l’Université de Pittsburgh (Pennsylvanie), tient sur la combinaison de deux techniques principales de la médecine régénérative. La première est l’utilisation de cellules souches pluripotentes induites (iPS pour Induced pluripotent stem cell ). Les iPS sont des cellules différenciées matures (des cellules du foie, par exemple, ou des cellules de la peau) qui ont été reprogrammées dans un état indifférencié.

Comme les cellules souches embryonnaires, les cellules iPS peuvent être stimulées par des facteurs de croissance pour donner naissance à un large éventail de différents types de cellules. Par exemple, une cellule rénale expulsée dans l’urine ne signifie pas qu’elle peut être amenée à devenir une dent, elle a juste besoin de la bonne série d’instructions pour être “reprogrammée”, comme une équipe de chercheurs l’a récemment fait.

Yang et ses collègues ont prélevé des cellules à partir d’une biopsie de la peau humaine, désassemblée en cellules iPS, puis instruites (reprogrammées) pour produire ce qu’on appelle des cellules souches pluripotentes cardiovasculaires (MCP pour multipotential cardiovascular progenitor). Ces “cellules MCP”, sont les précurseurs de trois types très importants de cellules cardiaque : les cardiomyocytes, les cellules endothéliales et les cellules des muscles lisses.

La deuxième technique est un procédé de préparation de tissu connu sous le nom de décellularisation, que Yang et ses collaborateurs ont utilisé pour dépouiller un cœur de souris de ses cellules. La photographie ci-contre, tirée de l’étude (lien plus bas), présente les différentes étapes de la décellularisation d’un cœur de souris. Il ne reste ainsi de l’organe, qu’une structure non vivante de tissus, mais importante pour le développement, connu sous le terme de matrice extracellulaire (MEC). Les chercheurs ont repeuplé cette échafaudage du cœur avec leurs cellules MCP.

En trois semaines, un cœur de souris avait été reconstitué avec des cardiomyocytes, des cellules endothéliales et des cellules musculaires lisses. Le cœur pulsait de lui-même à un rythme d’environ 45 battements par minute, générant une force mécanique et réagissant aux produits chimiques.

Personne n’avait encore essayé d’utiliser ces MCP pour une régénération cardiaque. Une procédure similaire, qui a vu des cœurs de rats décellularisés repeuplés avec des cellules cardiaques de très jeunes rats, a été réalisée avec succès en 2007. Mais ce qui rend ce travail si important, c’est la mise en place de cellules iPS humaines et les effets de la matrice extracellulaire sur les cellules MCP. Selon Yang, Il s’avère que la matrice extracellulaire du cœur peut envoyer des signaux pour pousser les MCP à devenir des cellules spécialisées qui sont nécessaires pour la fonction cardiaque.

L’étude démontre également que les fibres de protéines et de glucides, constituant la matrice, favorisent non seulement la différenciation, mais aussi la prolifération du tissu cardiaque humain.

Maintenant, il reste à savoir si la technique peut être utilisée pour créer des tissus biomécaniques viables à l’échelle nécessaire pour réparer une partie d’un cœur malade, endommagé par une crise cardiaque par exemple, ou même de le remplacer entièrement. Le prochain objectif de Yang et son équipe sera de voir s’il est possible de fabriquer un bout de muscle cardiaque humain.

Cependant, en attendant ces futurs développements, Yang et ses collègues estiment que leur technique sera plus utile, dans l’immédiat, à l’étude de la formation précoce du coeur, ou dans l’essai préclinique de nouveaux agents thérapeutiques.

L’étude publiée sur Nature Communications : Repopulation of decellularized mouse heart with human induced pluripotent stem cell-derived cardiovascular progenitor cells.