La bio-impression 3D avec une position, une géométrie et une rigidité déterminées avec précision. Crédit : Matériaux naturels (2024). DOI: 10.1038/s41563-024-01942-9
Un groupe de scientifiques de l’UCL a réussi à créer des capteurs de force mécanique directement dans le cerveau et la moelle épinière en développement d’embryons de poulet, ce qui, espèrent-ils, améliorera la compréhension et la prévention des malformations congénitales telles que le spina bifida.
L’étude, publiée dans Matériaux naturels et en collaboration avec l’Université de Padoue et l’Institut de Médecine Moléculaire de Vénétie (VIMM), utilise des biotechnologies innovantes pour mesurer les forces mécaniques exercées par l’embryon pendant son développement.
Ces forces sont cruciales dans la formation des organes et des systèmes anatomiques, comme la formation du tube neural, qui donne naissance au système nerveux central.
Les malformations congénitales de la moelle épinière touchent environ un nouveau-né sur 2 000 en Europe chaque année.
Bien que ces malformations soient étudiées depuis des décennies, elles ne peuvent être entièrement expliquées par les seules études moléculaires et génétiques.
Les chercheurs étudient désormais les forces physiques et mécaniques qui s’exercent dans les tissus au cours du développement de l’embryon. Cette tâche peut toutefois s’avérer difficile, car la moelle épinière embryonnaire est minuscule – trop petite pour être visible à l’œil nu – et extrêmement fragile. Les appareils de mesure des forces doivent donc être tout aussi petits et souples pour éviter de perturber la croissance normale.
Pour surmonter ces difficultés, les chercheurs ont imprimé en 3D de minuscules capteurs de force (environ 0,1 mm de large) directement à l’intérieur du système nerveux en développement des embryons de poulet.
Ces capteurs de force sont constitués d’un liquide appliqué directement sur les embryons en développement. Lorsqu’il est exposé à un laser puissant, le liquide se transforme en un solide semblable à un ressort. Ce solide se fixe à la moelle épinière en croissance des embryons et se déforme sous l’effet des forces mécaniques produites par les cellules de l’embryon.
Cela leur a permis de mesurer les forces infimes – environ un dixième du poids d’un cil humain – que les embryons doivent générer pour former la moelle épinière.
Capteurs de force à ressort « V ». Crédit : Matériaux naturels (2024). DOI: 10.1038/s41563-024-01942-9
Pour un développement embryonnaire normal, ces forces doivent être supérieures aux forces négatives opposées.
Quantifier les forces permettrait aux chercheurs d’explorer des médicaments capables d’augmenter suffisamment les forces positives ou de diminuer les forces négatives, afin d’aider à prévenir les malformations congénitales telles que le spina bifida.
Ces médicaments pourraient également compléter les bienfaits de l’apport en acide folique, une stratégie bien établie pour prévenir les problèmes de développement avant et pendant la grossesse.
L’auteur principal, le Dr Eirini Maniou (UCL Great Ormond Street Institute of Child Health et Université de Padoue), chercheur postdoctoral Marie Sklowdowska Curie, a déclaré : « Grâce à l’utilisation de nouveaux biomatériaux et d’une microscopie avancée, cette étude promet un changement radical dans le domaine de la mécanique embryonnaire et jette les bases d’une compréhension unifiée du développement.
« Nos travaux ouvrent la voie à l’identification de nouvelles stratégies préventives et thérapeutiques pour les malformations du système nerveux central. »
Le groupe de recherche a également démontré que la même technologie pourrait être appliquée aux cellules souches humaines, au fur et à mesure de leur développement en cellules de la moelle épinière.
À l’avenir, cela permettrait de comparer les cellules souches de donneurs sains et de patients atteints de spina bifida, dans le but de comprendre pourquoi certaines personnes développent cette maladie.
Le co-auteur principal, le Dr Gabriel Galea (UCL Great Ormond Street Institute of Child Health), a déclaré : « Cette technologie est très polyvalente et largement applicable à de nombreux domaines de recherche, et nous espérons qu’elle sera rapidement adoptée et appliquée par d’autres groupes pour répondre à des questions fondamentales. »
Le co-auteur principal, le professeur Nicola Elvassore (Université de Padoue et VIMM), a ajouté : « Cette découverte nous permet non seulement de mieux comprendre les forces mécaniques en jeu au cours du développement embryonnaire, mais offre également de nouvelles perspectives pour intervenir et prévenir des conditions comme le spina bifida.
« La capacité de quantifier les forces embryonnaires avec une telle précision représente une avancée significative dans la recherche biomédicale. »
Plus d’information:
Eirini Maniou et al, Quantification des forces mécaniques au cours de la morphogenèse des vertébrés, Matériaux naturels (2024). DOI: 10.1038/s41563-024-01942-9
Fourni par l’University College London
Citation:Une nouvelle étude a utilisé des capteurs imprimés en 3D pour mesurer les malformations de la moelle épinière chez les embryons (2024, 12 juillet) récupéré le 12 juillet 2024 à partir de
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