À l’EPFL, des ingénieurs ont découvert un moyen pour modeler des tissus organiques vivants. Comment la morula, une sphère de cellules, donne-t-elle naissance à des tissus aux formes assez fascinantes ? À cette question ont répondu Erik Mailand, Doctorant et Selman Sakar, Professeur assistant en génie mécanique à l’EPFL. Au moyen de la mécanobiologie et de la micromanipulation, ils ont décidé d’exploiter les tissus aux morphologies qui ont une longue durée pour y parvenir.
Selon eux, la réponse à cette question résiderait dans la mécanique des tissus embryonnaires. Des tissus qui décrivent un comportement à la fois fluide et solide au prorata des forces qui agissent sur eux. Bien qu’il existe des méthodes de fabrication récapitulant la structure de ces tissus de façon momentanée, les morphologies sont instables.
Par ailleurs, la découverte de ces deux ingénieurs a récemment été publiée dans deux revues distinctes dans Advanced Materials. D’après certaines rumeurs, ce serait une avancée majeure dans le secteur du médical et cela, grâce à la révolution technologique.
Les premières expériences fondatrices de la bio-ingénierie tissulaire
Des bio-ingénieurs étudiaient mûrement les tissus animaux en vue de construire des répliques pour la médecine régénérative. Ils ont réalisé des travaux de micromanipulation robotique pour savoir comment les cellules répliquent aux forces dans une matrice fibreuse. Après cela, ils ont fabriqué un microactionneur magnétique qui a la taille d’une cellule téléguidée susceptible d’être actionnée au sein des tissus vivants.
« Cette plateforme nous permet de découvrir les conditions de chargement qui modifieraient l’organisation des alvéoles. Ces expériences sont également importantes pour comprendre l’apparition de maladies telles que la fibrose et le cancer »
Sakar, l’un des ingénieurs.
Afin de quantifier les contraintes mécaniques générées par le microactionneur, ils ont conçu une réplique numérique du système expérimental.
Les feuilles épithéliales, l’élément-clé du microactionneur
Ces expériences ont permis aux ingénieurs de focaliser leur recherche sur le contrôle des contraintes de surface. A souligner que les cellules épithéliales sont un assemblage de tissus robustes qui soutiennent la structure des embryons et des organes. Elles servent également de barrière contre les agents pathogènes.
Notons que les épithéliums peuvent devenir assez élastiques et visqueux en refaçonnant les jonctions cellule-cellule et en modulant activement la distribution des contraintes locales.
« Nous avons utilisé la microfabrication, la mécanique informatique, la microscopie à feuillets lumineux et une nouvelle plate-forme de micromanipulation robotique pour montrer que les gels de collagène recouverts d’une feuille épithéliale contiguë peuvent être façonnés librement à l’aide de forces mécaniques »
Mailand, l’ingénieur principal.
Cette découverte ouvre de nouvelles opportunités en matière de recherches en bio-ingénierie tissulaire. Les ingénieurs gardent l’espoir qu’un jour, ces tissus développés pourront être utilisés pour tester des thérapies ou être implantés chez un malade.