Des scientifiques de l'Université de Newcastle ont mis au point un système biologique qui permet aux cellules de former une forme souhaitée en moulant le matériau qui les entoure, en créant dans un premier temps une cornée auto-incurvée.

La cornée est la couche externe transparente à l'avant du globe oculaire.

Dans la recherche, un cercle plat de gel contenant des cellules stromales cornéennes (cellules souches) a été activé avec un sérum de sorte que les bords du gel se contractent à une vitesse différente par rapport au centre, dessiner le bord au cours de 5 jours pour former une cornée incurvée en forme de bol.

La recherche est publiée dans Matériaux fonctionnels avancés et était dirigé par le professeur Che Connon, professeur de génie tissulaire, Université de Newcastle. Il dit :« Actuellement, il y a une pénurie de cornées de don qui s'est aggravée ces dernières années, car ils ne peuvent pas être utilisés par toute personne ayant subi une chirurgie oculaire au laser, nous devons donc explorer des alternatives telles que ces cornées à courbure automatique.

"Les cellules sont déclenchées pour former une structure 3-D complexe, mais comme cela demande du temps pour se produire, la quatrième dimension de cette équation, nous les avons étiquetés structures 4-D."

La formation 4-D est obtenue par l'utilisation innovante de cellules comme actionneurs biologiques, composants qui font bouger les pièces. Dans ce cas, les cellules elles-mêmes forcent le tissu environnant à se déplacer d'une manière prédéterminée au fil du temps.

Le gel, comprenant du collagène et des cellules cornéennes encapsulées, était disposé en deux cercles concentriques. La formation de la forme incurvée qui a une structure en forme de bol a été obtenue en ajoutant des molécules appelées amphiphiles peptidiques à l'un ou l'autre des cercles.

Dans un anneau, les cellules actives tiraient la structure interne du gel (forte contraction), dans l'autre, ils tiraient ces molécules peptidiques amphiphiles (faible contraction). Cette différence de contraction entre les deux anneaux concentriques a provoqué la courbure du gel. Cela s'est produit parce que les cellules préféraient se lier aux molécules amphiphiles peptidiques plutôt qu'à la structure interne des gels.

Le professeur Connon a ajouté :« Parce que tout le processus a été orchestré par les cellules elles-mêmes, on peut les imaginer comme des bio-machines remodelant ces structures de l'intérieur.

« La technologie et la compréhension que nous avons développées recèlent un potentiel énorme, car ces cornées montrent que la forme des tissus modifiés peut être contrôlée par des actionneurs cellulaires. Cela peut nous amener à imaginer un avenir où une telle approche peut être combinée avec une chirurgie en trou de serrure permettant à un chirurgien de implanter le tissu sous une forme qui se développe ensuite en une forme plus complexe, forme fonctionnelle dans le corps, entraîné par le comportement des cellules elles-mêmes.

Dr Martina Miotto, L'auteur principal de l'article a expliqué :« Il s'agit d'un exemple de pointe de la relation stricte entre la forme et la fonction, car la recherche a également montré que les propriétés biomécaniques et biofonctionnelles de ces structures 4-D reproduisaient celles du tissu natif, avec des cellules souches épithéliales limbiques cornéennes indifférenciées situées dans le limbe plus mou et l'épithélium différencié couvrant le centre plus rigide de la cornée antérieure."

L'équipe a l'intention de faire avancer les travaux au cours des prochaines années en vue d'affiner la technique comme méthode potentielle de fabrication de cornées pour la transplantation humaine.