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Nous avons maintenant le pouvoir de rendre les os presque invisibles

2021

Pour être clair, les scientifiques sont encore très loin de recréer The Invisible Man. Mais récemment, ils ont appris à fabriquer des cerveaux transparents et des corps de rats fantomatiques, et maintenant, ils ont même créé des os transparents.

Nos squelettes sont constitués de cellules vivantes encapsulées dans du calcium et du collagène. Les cellules construisent et remodèlent nos os et forment de nouvelles cellules sanguines. Mais nous en savons peu sur la manière dont ils sont arrangés, ou comment ils se comportent.

En effet, jusqu'à présent, les deux principaux moyens de voir l'intérieur d'un os étaient plutôt destructeurs. Une solution consiste à écraser l'os et à extraire les cellules - ce qui est un bon moyen de compter les cellules, mais ne nous dit rien sur leur emplacement d'origine. La deuxième méthode consiste à trancher l’os en sections très fines pour la microscopie; cela préserve les emplacements des cellules, mais ne montre pas vraiment la grande image.

La nouvelle méthode pour rendre les os transparents, décrite aujourd'hui dans Science Translational Medicine, donne le meilleur des deux mondes en montrant toutes les cellules à leur place. La biologiste de Caltech, Viviana Gradinaru, et son équipe ont fait la démonstration de cette technique sur des os de souris. Ils espèrent que cette technique permettra de mieux comprendre l'ostéoporose et d'autres maladies humaines.

«La clarté des os permet de résoudre toute une série de questions qu’il n’était pas possible de traiter auparavant», explique Corey Neu, ingénieur en mécanique à l’University of Colorado Boulder, qui n’a pas participé à l’étude. Il dit qu'il s'attend à ce que cette technique soit utile pour étudier le vieillissement cellulaire, les cancers des os, le processus de guérison, etc.

La magie de la purification des os repose sur une technique mise au point en 2013, intitulée "Imagerie rigide hybride d'acrylamide échangée par lipides transparents / Immunocoloration / Hybridation in situ - Tissu compatible avec l'hydrogel". Heureusement, les créateurs l’appellent CLARITY.

CLARITY a été développé à l'origine pour voir à l'intérieur des tissus mous. Mais en ajoutant quelques étapes supplémentaires, Gradinaru et son équipe ont réussi à voir à l'intérieur des fémurs, des tibias et des vertèbres de souris transgéniques.

Leur technique consiste à éliminer le calcium et à utiliser des produits chimiques pour éliminer les graisses et les résidus de sang, ce qui peut assombrir la vue des cellules. Un hydrogel aide à préserver l’architecture 3D de l’os et aide les produits chimiques à pénétrer dans l’os. Une plaque d'agitation maintient les fluides en mouvement, aidant les produits chimiques à pénétrer profondément dans les os.

À la fin du processus de 28 jours, il reste un blob transparent en forme d’os, gélatineux, dans lequel l’équipe a pu voir des cellules fluorescentes.

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Neu dit que son laboratoire a utilisé des produits chimiques pour rendre le tissu osseux plus clair, mais jamais aussi clair. Le génie de ce nouveau procédé réside dans le fait qu’il élimine les minéraux sans détruire les cellules et qu’il utilise des produits chimiques courants, facilement accessibles à d’autres scientifiques, déclare Neu.

Mais accrochez-vous à votre cape d'invisibilité: la technique ne fonctionnera pas dans un organisme vivant, car les os doivent être brassés avec un tas de produits chimiques pendant plusieurs semaines.

Il sera également difficile d'intensifier le processus afin de rendre les os humains transparents; les produits chimiques doivent diffuser à travers les os, donc les os plus gros prendraient beaucoup plus longtemps. Gradinaru dit qu'elle couperait probablement l'os en morceaux plus petits pour le faire fonctionner dans un délai raisonnable.

Gradinaru et son équipe ont déjà utilisé cette nouvelle technique pour apprendre comment un traitement expérimental de l'ostéoporose peut aider à reconstruire les os.

Lors d'essais préliminaires, des anticorps bloquant la protéine sclérostine, qui inhibent la croissance osseuse, augmentaient la densité osseuse des patients et réduisaient leur risque de fractures. En dosant les anticorps aux souris puis en examinant leurs os, l'équipe de Gradinaru a constaté que même un traitement très court entraînait une augmentation du nombre de cellules ostéoprogénitrices, qui pouvaient se transformer en cellules de renforcement des os.

En plus de tester de nouveaux médicaments, le processus d'imagerie fournit une nouvelle vision de l'activité cellulaire dans les os sains et malades, ce qui pourrait permettre de mieux comprendre les personnes atteintes de troubles squelettiques.

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