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Comment transformer une feuille d'épinard en coeur humain

2021
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Les épinards pourraient être bons pour votre cœur à plus d'un titre. Il contient de la fibre, de la vitamine A et le système de ramification nécessaire aux cellules pour absorber les nutriments.

C'est pourquoi les bio-ingénieurs du Worcester Polytechnic Institute ont décidé d'essayer de cultiver des cellules cardiaques humaines sur l'échafaudage d'une humble feuille d'épinard. Et ça a fonctionné. Ils ont publié leurs résultats en ligne dans le journal Biomaterials avant le numéro de mai 2017.

Lorsque vous regardez une feuille d’épinard, vous voyez probablement un vert foncé et feuillu qui s’ajoute aux canneberges séchées et aux pommes. Un bioingénieur voit les veines. Il existe une tige centrale avec de petites branches qui se détachent vers le bord, de la même manière que les vaisseaux sanguins de votre cœur se développent. Et même si les épinards n'ont pas de sang, les vaisseaux sanguins de la feuille et de votre cœur servent essentiellement au même but: apporter des nutriments.

Il est facile d’imaginer que votre système circulatoire se compose principalement de grandes veines et d’artères connectées en une grande boucle. Mais la partie la plus importante de ce système est constituée par les capillaires, les minuscules tubes qui acheminent le sang vers ce dernier stade, où s'effectue une grande partie de l'apport en oxygène et en éléments nutritifs. Sans les capillaires, vous ne pourriez pas survivre. Les cellules de vos organes ne peuvent pas survivre très loin d'un capillaire - elles doivent avoir une taille d'environ 100 à 200 micromètres, ou une largeur de un ou deux cheveux. Et parce que les cellules doivent avoir ce réseau complexe de capillaires, il est difficile de faire pousser artificiellement des tissus humains. C'est en fait l'une des choses les plus difficiles concernant la fabrication d'organes. Les cellules ont des moyens d'induire la croissance des vaisseaux sanguins dans votre corps, mais à l'extérieur, ce n'est pas si facile. Et vous ne pouvez pas simplement transplanter une masse de cellules dans un corps et vous attendre à ce qu'elles créent leur propre système vasculaire, car elles mourront avant même d'avoir eu une chance. Donc, si vous voulez créer un organe à partir de rien (ou même juste un morceau), vous devez trouver un moyen de créer au moins un simulacre de vaisseaux sanguins.

Il existe de nombreuses idées sur la manière de procéder, et l’échafaudage d’épinards n’est que l’une d’elles. En 2012, deux chercheurs de l'Université de Pennsylvanie ont imprimé des "vaisseaux sanguins" en 3D en sucre, puis ont permis la croissance de cellules hépatiques autour du réseau. Une fois que les cellules se sont installées, elles ont simplement dissous le sucre, laissant derrière elles un réseau creux de tubes pouvant fonctionner comme des capillaires. Cette approche n’a toutefois pas une structure très naturelle, car vous êtes limité par la manière géométrique avec laquelle les imprimantes 3D peuvent déposer des fils de sucre.

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Ces bioingénieurs ont adopté une approche différente. Ils ont dissous tout le matériel cellulaire à l'intérieur d'une feuille d'épinard avec des détergents, laissant ainsi le fond de cellulose. Une fois qu’ils ont une coquille vide d’épinards, ils peuvent ajouter des cellules cardiaques humaines et les faire adhérer à la structure. Les cellules pouvaient toujours battre le cœur et le système vasculaire soutenir le flux sanguin, bien que les ingénieurs n'aient pas versé du vrai sang dans le système - ils utilisaient un liquide teinté de rouge censé ressembler à du sang pour prouver son efficacité. .

Les feuilles d'épinard ne seraient pas un échafaudage approprié pour tous les tissus. Le concept de ramification est similaire à la façon dont les vaisseaux du coeur grandissent, mais d'autres organes ont des réseaux de capillaires différents, de sorte que d'autres plantes pourraient mieux fonctionner pour différentes parties du corps. Ces bioingénieurs ont également prouvé leur concept en utilisant des tiges de persil et des petites racines velues sur des cacahuètes. Ils soulignent qu'en théorie, on pourrait utiliser quelque chose comme le bois pour imiter la façon dont les os poussent, ou une plante à la tige épaisse comme un joyau de bijou pour former un morceau d'une artère.

Ils ne savent pas encore dans quelle mesure ces fragments d'organes seraient transplantés dans un être humain réel. C’est une chose de cultiver un morceau de cœur et d’autre part de faire accepter à un corps cette structure artificielle comme faisant partie de lui-même. Les greffes ne parviennent pas à s'implanter assez régulièrement, même lorsqu'elles ne sont pas fabriquées à partir de plantes. Et même Popeye aurait du mal à devenir un avec une feuille d'épinard. Au moins pour l'instant.

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