?clairer le chemin des cellules

Le fait que des organismes très complexes se développent à partir d'une seule cellule est l'un des miracles de la nature. Dans ce développement, ce que l'on appelle les morphogènes jouent un r?le important. Ils signalent aux cellules où elles doivent aller et ce qu'elles doivent faire. Ces molécules de signalisation contr?lent des processus biologiques tels que la formation des axes du corps ou le c?blage du cerveau. Pour pouvoir étudier de tels processus de manière plus précise, les chercheurs doivent pouvoir positionner les molécules de signalisation dans un espace tridimensionnel autour des cellules vivantes. C'est désormais possible gr?ce à une nouvelle méthode développée par Nicolas Broguiere et ses collègues du groupe de recherche de Marcy Zenobi-Wong. Leurs résultats sont présentés aujourd'hui dans la page externePublication de la revue spécialisée "Advanced Materials.

Dessiner avec la lumière

"Notre approche permet de disperser des molécules bioactives dans un hydrogel avec une grande précision", explique Zenobi-Wong, professeure d'ingénierie tissulaire et de biofabrication au Département des sciences et technologies de la santé de l'ETH Zurich. Lorsque les cellules vivantes sont encapsulées dans l'hydrogel, elles per?oivent les signaux biochimiques. L'un de ces signaux, à savoir le facteur de croissance des nerfs, détermine la direction dans laquelle les fibres nerveuses poussent. Gr?ce à une méthode appelée "2-Photon-Patterning", les chercheurs ont dessiné au laser des motifs tridimensionnels de cette molécule dans l'hydrogel.

"Exactement à l'endroit où la lumière est dirigée, une réaction chimique est déclenchée, qui ancre le facteur de croissance des nerfs dans l'hydrogel", explique Broguiere. " Nous avons soigneusement optimisé la conception de l'hydrogel photosensible afin que les molécules de signalisation ne se fixent que dans les zones éclairées - et nulle part ailleurs." Gr?ce à leur nouvelle approche, les chercheurs peuvent dessiner des morphogènes tridimensionnels avec des détails de la taille d'un millième de millimètre, c'est-à-dire d'une seule fibre nerveuse, et observer ensuite au microscope comment les neurones suivent le modèle dessiné. "Gr?ce à cette nouvelle méthode, nous pouvons désormais guider efficacement les cellules nerveuses en trois dimensions avec leur propre langage biochimique", explique Broguiere.

Quand les fibres nerveuses se déchirent

Indiquer aux cellules la direction dans laquelle elles doivent cro?tre est un rêve de longue date de nombreux biologistes. La nouvelle approche des chercheurs de l'ETH leur permet de faire un grand pas vers la réalisation de ce rêve. Pour leur invention, Zenobi-Wong et Broguiere voient également une utilité potentielle en médecine : lorsque les nerfs sont endommagés par un accident, ils se développent ensemble de manière arbitraire, de sorte que leur pleine fonction n'est pas rétablie. "Je ne veux pas donner l'impression que nous serons bient?t prêts à traiter des patients avec notre approche", déclare Zenobi-Wong. "Mais à l'avenir, un développement de notre approche pourrait peut-être aider à indiquer le bon chemin aux cellules nerveuses directement dans le corps, de sorte que les nerfs blessés guérissent mieux".