Des organoïdes cardiaques trompés avec des nanofils ont restauré la fonction cardiaque chez le rat

Les minuscules gouttes flottantes de mini-cœurs venaient tout droit de Frankenstein. Fabriqués à partir d’un mélange de cellules souches humaines et d’une pincée de nanofils de silicium, les organoïdes du cœur cyborg se sont bizarrement pompés alors qu’ils se développaient dans des boîtes de Pétri.

Une fois transplantés chez des rats souffrant de lésions cardiaques, ils ont perdu leur forme sphérique, se propageant dans les régions endommagées et se connectant aux propres cellules cardiaques de l'hôte. En un mois, les rats ont retrouvé une grande partie de leur fonction cardiaque.

Ce n'est pas de la science-fiction. Une nouvelle étude menée ce mois-ci a lié des composants électriques numériques à des cellules biologiques dans un organoïde cyborg qui, une fois transplanté dans des modèles animaux d'insuffisance cardiaque, fusionnait et réparait les cœurs vivants et battants.

Au cœur (toux, jeu de mots) de la technologie se trouvent des nanofils de silicium biodégradables électriquement actifs. Les cellules cardiaques synchronisent leur mouvement au rythme de l’activité électrique, produisant le rythme standard « ba-bump, ba-bump ». Une dose de nanofils dans les organoïdes a agi comme un chef d'orchestre pour la symphonie, permettant aux mini-cœurs cultivés en laboratoire de mieux se synchroniser avec leurs hôtes.

Comparés aux organoïdes cardiaques standards – cultivés exactement de la même manière mais sans l’apport de nanofils – les cyborgs pouvaient mieux tolérer l’environnement chimique hostile à l’intérieur du cœur après une crise cardiaque. Ils sont également mieux connectés à leurs hôtes pendant leur convalescence, luttant ainsi contre un effet secondaire néfaste souvent observé après des blessures cardiaques.

Pour l’instant, la greffe d’organoïde cardiaque cyborg ne fonctionne que chez le rat. Mais ce n'est qu'un début.

Le cœur est un soldat. De la naissance à la mort, il se contracte et se libère avec diligence pour pomper le sang plein d'oxygène vers le reste du corps. C'est une merveille biologique, qui dure fidèlement plus de 100 ans chez les centenaires, bien plus longtemps que la plupart des engins matériels fabriqués par l'homme.

Mais le cœur est aussi un point d’échec. Les maladies cardiaques sont la principale cause de décès dans le monde. L’une des principales raisons est que les cardiomyocytes – les « cellules musculaires » du cœur qui se contractent – ​​ont une capacité très limitée à se régénérer. Lorsqu'il est endommagé par une crise cardiaque, le tissu cicatriciel se développe progressivement autour des zones blessées, limitant finalement la capacité du cœur à se contracter.

Les scientifiques cherchent depuis longtemps à traiter les maladies cardiaques avec de nouvelles cellules saines. Une idée populaire consiste à guider les cellules souches humaines pour qu’elles se transforment en cardiomyocytes de remplacement. Les cellules du muscle cardiaque fabriquées en laboratoire sont ensuite injectées dans les zones endommagées. Les scientifiques ont testé le traitement sur une gamme de modèles animaux de maladies cardiaques, notamment des rongeurs, des porcs et des primates non humains. Mais les cellules saines, confrontées à un environnement hostile, ont eu du mal à survivre. Ceux qui l’ont fait n’ont pas pu se remettre de manière fiable des lésions cardiaques, ce qui a entraîné des problèmes potentiels d’arythmie – des battements cardiaques irréguliers qui se produisent lorsque différentes parties du cœur ne peuvent pas battre à un rythme synchronisé.

Entrez les organoïdes. Ces structures imitent vaguement leurs homologues d’origine à la fois dans leurs gènes et dans divers types de cellules. Cultivées dans des plats de laboratoire, les gouttes de tissus 3D sont largement utilisées comme organes de substitution pour tester de nouveaux médicaments ou faire avancer des théories sur le fonctionnement des choses à l'intérieur du corps, par exemple sur la manière de réparer les dommages causés par une crise cardiaque. Mais ils ont également le potentiel de remplacer les tissus endommagés, ce qui est déjà exploré pour les lésions cérébrales.

Est-ce que cela fonctionnerait aussi pour le cœur ?

En 2017, l’équipe a imaginé un mini-cœur, appelé organoïde cardiaque, combinant un ragoût de différents types de cellules. Lorsqu’elles sont mélangées à une « soupe » de recette nutritive, les cellules s’organisent en mini-organoïdes cardiaques, comme un réseau de vaisseaux sanguins qui aident à transporter l’oxygène. Pourtant, il manquait un élément clé : la synchronie. Comme un orchestre talentueux sans chef d’orchestre, les mini-cœurs résultants avaient besoin d’une « impulsion » pour maintenir le rythme accordé.

Entrez les nanofils. Imaginez-les comme des cheveux courts et rêches que vous rasez. Ces brins de magie technologique sont constitués de silicium qui conduit l’électricité. Comparés aux précédents nanofils à base d’or ou de carbone, ils sont bien plus biocompatibles et se dissolvent à l’intérieur du corps.