Des chercheurs de l’Université Duke ont mis au point un biomatériau injectable qui transforme la cavité laissée par un AVC ischémique en un environnement favorable à la régénération tissulaire. Administré cinq jours après l’incident chez la souris, ce traitement recrute les cellules immunitaires, favorise la formation de vaisseaux sanguins et améliore les fonctions motrices.
Une approche inédite pour réparer le tissu cérébral endommagé
Lorsqu’un accident vasculaire cérébral survient, le traitement d’urgence vise en premier lieu à rétablir le flux sanguin pour sauver les cellules encore viables. Toutefois, ces mesures ne peuvent en aucun cas remplacer les tissus déjà détruits. Dans les cas les plus sévères, l’obstruction d’un vaisseau par un caillot laisse derrière elle une cavité remplie de liquide, un vide biologique que la médecine actuelle ne sait pas reconstruire directement.
Pour répondre à ce défi majeur, des ingénieurs biomédicaux de l’Université Duke ont développé une stratégie audacieuse décrite dans la revue Cell Biomaterials.
Une fois que le tissu cérébral a été perdu, le simple rétablissement du flux sanguin ne suffit plus. Notre objectif est de concevoir l’espace blessé afin que les processus de réparation immunitaire, vasculaire et neurale puissent commencer à travailler ensemble. Tatiana Segura, professeure distinguée de génie biomédical Robert Plonsey à l’Université Duke
Des échafaudages microporeux et des vésicules d’astrocytes comme catalyseurs
Plutôt que de chercher à fabriquer artificiellement du tissu cérébral de remplacement, les chercheurs ont mis au point une structure temporaire qui incite l’organisme à s’auto-réparer. Ce support repose sur des échafaudages de particules hydrogel recuites microporeuses, connus sous l’acronyme MAPS. Ces microparticules s’assemblent après l’injection tout en préservant des espaces ouverts, offrant ainsi un cadre poreux que les cellules peuvent coloniser.
Pour orienter la réponse immunitaire à l’intérieur de ce réseau, l’équipe de l’Université Duke a eu recours à des instructions biologiques issues des astrocytes, des cellules en forme d’étoile qui réagissent rapidement aux traumatismes crâniens. Ces cellules communiquent en libérant des vésicules extracellulaires, de minuscules messagers transportant des protéines, des lipides et du matériel génétique. En cultivant ces astrocytes en laboratoire et en les exposant à des molécules de signalisation spécifiques, les scientifiques ont pu récolter des vésicules dotées d’un fort potentiel régénérateur.
L’innovation majeure réside dans le fait que les chercheurs ont chimiquement fixé ces vésicules à la surface des particules d’hydrogel. Cette méthode transforme l’implant en un carrefour de signalisation localisé, garantissant que les cellules affluant dans la cavité y rencontrent des instructions moléculaires permanentes et concentrées.
Le rôle inattendu des neutrophiles dans la guérison
Traditionnellement, ces globules blancs sont perçus comme les agents d’une inflammation délétère aux premiers stades de l’AVC. Cependant, les observations microscopiques réalisées dans cette étude suggèrent une réalité biologique bien plus nuancée.
Lorsque ces cellules immunitaires arrivent au bon moment, dans un environnement adéquat et sous l’influence des signaux appropriés, elles participent activement au remodelage tissulaire. Lorsque les chercheurs ont réduit cette population de neutrophiles, la formation de nouveaux vaisseaux sanguins a chuté de manière spectaculaire, confirmant leur rôle bénéfique dans le processus de guérison.
Ce résultat modifie notre perception des neutrophiles après un AVC. Leur rôle semble dépendre du moment de leur arrivée, de leur localisation et des signaux qu’ils reçoivent de leur environnement. Notre étude démontre une stratégie d’ingénierie potentielle pour recruter et retenir ces cellules au bon moment. Shangjing Xin, scientifique principal de l’étude et chercheur postdoctoral au laboratoire Segura
Au fur et à mesure que les cellules immunitaires ont investi la zone traitée, un réseau de nouveaux vaisseaux sanguins s’est développé dans toute la cavité. Les analyses ont également mis en évidence une augmentation des fibres axonales, indispensables à la transmission des signaux entre les cellules nerveuses, le tout s’accompagnant d’améliorations notables de la motricité chez les animaux concernés.