A première vue, une paire d'images primées créées par Catarina Moura, chercheuse de troisième cycle de l'Université de Southampton, semble avoir un thème saisonnier. Mais regardez de plus près et vous verrez que les éléments constitutifs des images (ou des micrographies) d'un arbre de Noël et d'une couronne saisonnière sont en fait constitués de cellules souches créées à l'aide de techniques d'imagerie laser innovantes utilisées dans le cadre d'un programme de recherche en médecine régénérative. à Southampton.

Les objets circulaires verts sur les images sont des cellules de collagène et les « points » rouges sont des cellules adipeuses, tous deux extraits de moelle osseuse humaine que Catarina a rehaussée électroniquement pour faire ressortir leurs détails. Normalement, les cellules de collagène qui apparaissent en vert sur les images de l'arbre et de la couronne de Catarina seraient de couleur plus bleue mais, elle dit, les cellules graisseuses apparaîtraient certainement rouges avec les lasers utilisés. "J'ai choisi le vert pour les fibres de collagène dans mes images parce que lorsque vous utilisez la technique d'étiquetage, vous utilisez généralement une tache qui émet une fluorescence verte et, parce qu'un scientifique se rapporte généralement à cette couleur verte lorsqu'il examine les fibres de collagène étiquetées, J'ai décidé d'utiliser la même couleur et de créer quelque chose de plus festif en même temps, " dit Catarina.

Travailler avec des biologistes du squelette à l'hôpital général de Southampton, Catarina étudie de nouvelles techniques optiques pour suivre le développement des cellules, utilisé dans les nouvelles approches de médecine régénérative - dans ce cas, pour créer et faire croître du cartilage à partir de cellules souches humaines. Son doctorat est axé sur le développement d'une nouvelle approche d'imagerie sans marquage pour évaluer les cellules souches humaines et la régénération squelettique de manière non destructive et non invasive.

"Je travaille avec le professeur Richard Oreffo et le Dr Rahul Tare du Centre pour le développement humain de l'Université, Cellules souches et régénération qui essaient de créer et de développer du cartilage en laboratoire en utilisant les propres cellules souches (autologues) d'un patient pour ensuite être réimplantées dans le patient s'il présente un défaut du cartilage, " explique-t-elle. " Ma partie du projet est de développer et d'utiliser des techniques pour faciliter le suivi du développement des cellules en cartilage en temps réel, ce qui est important pour savoir si et quand vous pouvez l'utiliser pour le patient. Si c'est réussi, vous pouvez utiliser le même cartilage pour créer le nouveau tissu, il est donc très important pour nous d'obtenir le bon suivi."

Les techniques traditionnelles consistent à marquer ou à injecter dans les cellules des colorants ou des fluorophores - des composés fluorescents qui « brillent » lorsqu'ils sont exposés à la lumière - pour détecter leurs structures complexes. Sous la tutelle de son directeur de thèse, Sumeet Mahajan de Southampton, Professeur en Biophotonique Moléculaire &Imagerie en Chimie &Institut des Sciences de la Vie (IfLS), Catarina utilise des lasers ultra-rapides pour obtenir le même effet mais d'une manière moins invasive.

"Les techniques traditionnelles pour détecter si le cartilage se développe peuvent être perturbatrices et, dans de nombreux cas, destructeur, " explique Catarina. " Notre procédé n'a jamais été utilisé auparavant. Ce que nous essayons de faire, c'est d'initier aux techniques de biologie normalement utilisées en chimie ou en physique, en utilisant les propriétés chimiques ou structurelles inhérentes aux cellules souches humaines. Actuellement, pour la validation, nous devons encore faire les exercices standard avec nos nouvelles techniques pour pouvoir comparer les deux ensembles de résultats et, bien sûr, en utilisant des lasers ultra-rapides, nous devons nous assurer que tout est optimisé avant de pouvoir aller à la clinique, surtout le temps d'exposition.

"L'énorme avantage de nos approches d'imagerie laser sans tache est que vous pouvez utiliser l'échantillon de cellules souches sans avoir à interrompre le processus de développement en temps réel, vous n'avez pas besoin d'effectuer de perturbation cellulaire et il n'y a pas de photoblanchiment (décoloration), ce qui est assez courant avec les matériaux fluorescents, " Catarina s'enthousiasma. " Il suffit de mettre le cartilage issu du génie biologique au microscope et vous avez l'image. "

Le professeur Richard Oreffo a ajouté :« Surtout, contrairement aux méthodes standard actuelles basées sur la coloration, l'approche d'imagerie sans tache est transposable à la clinique car les cellules souches ne sont en aucun cas endommagées ou perturbées. D'où, la technologie peut être utilisée pour évaluer objectivement le développement et cribler les cellules souches pour être absolument sûr avant de les utiliser pour la thérapie. »

Professeur Mahajan, a conclu :« Ce travail illustre parfaitement la recherche interdisciplinaire hautement passionnante qui repousse les limites pour obtenir un impact élevé. Le financement d'un doctorat par l'Institut des sciences de la vie de l'Université pour Catarina a lancé la collaboration entre Richard et Rahul à l'Institut des sciences du développement et nous, qui autrement aurait pu être difficile, qui a conduit à des résultats passionnants, des images et des idées époustouflantes qui ont le potentiel de changer la vie des gens grâce à la thérapie par cellules souches."