Etirer les cellules pour mieux les comprendre
Un outil développé à l'EPFL permet d’étirer et de comprimer les cellules, imitant ce qui se produit dans le corps.© Thinkstock
Développé à l’EPFL, un outil permet d’étirer et de comprimer les cellules, imitant ce qui se produit dans le corps. Le but : étudier l’implication de ces forces mécaniques en cas de cancer ou de maladies du système lymphatique.
Des forces mécaniques complexes sont continuellement à l’œuvre dans le corps humain, déformant nos cellules. Dans la paroi des vaisseaux sanguins, par exemple, les cellules sont étirées environ une fois par seconde, en raison du débit du sang.
Or ces tensions mécaniques ne sont pas anodines. Elles conditionnent certaines fonctions biologiques des cellules comme le fait de prolifération ou d’exprimer des gènes, et seraient impliquées dans le développement de maladies cardiovasculaires ou de certains cancers.
Pour comprendre ce phénomène, des chercheurs de l’EPFL et des biologistes de l’UNIL ont développé une plateforme flexible, transparente et insérable dans un microscope, qui reproduit in vitro les phénomènes d’étirement et de compression des cellules. Grâce à cet outil, il est possible d’observer en temps réel et en haute définition la réaction des cellules face à ces stress mécaniques. Le travail est publié dans Lab on a Chip, «La biochimie de la cellule, c’est-à-dire la façon dont elle réagit chimiquement au contact d’un médicament ou d’une hormone de croissance, a été passablement étudiée, explique Tatiana Petrova, biologiste et professeur à l’UNIL et co-auteur de l’étude. Nous ne savons par contre pas grand-chose de l’effet des forces mécaniques. La plateforme va nous permettre de mener une grande palette de tests.»
Une salle de gym miniature pour les cellules
Concrètement, les cellules sont déposées sur une membrane en silicone, affublée de deux électrodes déformables. En appliquant une tension électrique entre les électrodes, la membrane est étirée, déformant les cellules à sa surface. «C’est une sorte de salle de fitness améliorée pour les cellules», s’amuse Herbert Shea, professeur EPFL ayant participé à l’étude. Actuellement, les outils à disposition sont construits avec un système encombrant et compliqué de pompes, et il n’est pas possible d’obtenir une image précise en continu des cellules», ajoute-t-il. Alexandre Poulin, premier auteur de l’étude, précise : «En plus de surmonter ces obstacles, notre plateforme permet de choisir les zones à étirer, et de régler précisément et rapidement l’intensité du stress que l’on inflige. Les possibilités sont infinies», renchérit Alexandre Poulin, premier auteur de l’étude.
Comprendre les maladies du système lymphatique
Pour l’heure, le prototype a été testé sur des cellules endothéliales des vaisseaux lymphatiques. Dans le corps, ces cellules subissent constamment des étirements, lors du passage du liquide lymphatique ou lymphe. Les vaisseaux ont notamment pour mission d’évacuer l’eau des tissus. En cas de maladies du système lymphatique -Syndrome lymphœdème-distichiasis notamment-, on soupçonne les cellules de mal réagir aux pressions mécaniques, et de relâcher un peu de lymphe dans le corps, causant le gonflement des membres du patient. «La plateforme nous permettra de comprendre le phénomène, mais aussi de tester différents médicaments pour répondre à ce problème», avance Tatiana Petrova.
Dans le futur, cet outil pourrait servir à conduire bien plus de tests. «Les signaux mécaniques sont certainement impliquées dans le développement de plusieurs des maladies causant le plus de morts au monde, y compris les cancer. Il reste beaucoup de possibilités à étudier», indique la biologiste.
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Source: Dielectric elastomer actuator for mechanical loading of 2D cell cultures
