Une simple tranche de doigt met en mouvement une série complexe d'interactions entre les types de cellules. Deux types de cellules en particulier, appelés macrophages et fibroblastes, travailler ensemble pour nettoyer et réparer les fibres détruites par la coupure.

Comme ils le font, ils s'influencent mutuellement, ils influencent l'environnement microscopique qui les entoure, et ils sont influencés par cette réaction, tous dans la poursuite silencieuse de la guérison de la blessure.

Mais on sait peu de choses sur ces environnements et sur la manière dont les macrophages et les fibroblastes s'aident ou s'inhibent mutuellement lorsqu'ils se déplacent dans un environnement tissulaire fibreux et interconnecté. Des chercheurs de Virginia Tech ont récemment publié une étude faisant la chronique de connexions et d'influences auparavant inconnues entre ces cellules et leur environnement, une avancée qui pourrait aider au développement de dispositifs biomédicaux qui répondent plus efficacement aux plaies ou aux tumeurs.

"Un aspect majeur de nos recherches est qu'elles illustrent vraiment la complexité de tous ces différents composants à l'intérieur du corps d'une personne, " a déclaré Andrew Ford, un doctorat étudiant en génie chimique et premier auteur de l'article.

Les connaissances acquises par les recherches de l'équipe pourraient guider la conception de solutions biomédicales pour attaquer les tumeurs ou traiter les plaies plus rapidement en manipulant l'environnement des macrophages et des fibroblastes.

Alors que des applications sont déjà explorées en utilisant ces idées, la recherche récemment publiée fournit une validation en plus d'un examen plus approfondi des interactions entre les cellules et les variables de leur environnement.

Des macrophages et des fibroblastes existent dans le tissu conjonctif humain, qui se trouve sous la couche externe de la peau. Ce tissu conjonctif forme un espace, la matrice extracellulaire, qui fournit un soutien structurel aux autres tissus du corps.

Au sein de cette matrice, les fibroblastes existent pour sécréter des protéines qui construisent et réparent le tissu conjonctif ou brisent les matrices pour aider à dissoudre les protéines et permettre le mouvement. Macrophages, cependant, ont tendance à attaquer du matériel étranger ou qui semble se trouver au mauvais endroit.

Lorsque vous travaillez ensemble, les fibroblastes forment longs, tunnels 3D, qui sont ensuite utilisés par les macrophages pour se déplacer.

En cas de blessure ou de coupure au doigt, les macrophages s'activent et passent à l'offensive, engloutissant les tissus déplacés de la coupe. Pendant ce temps, les fibroblastes agissent rapidement pour sécréter des protéines et réparer la zone endommagée.

En l'absence de fibroblastes, les chercheurs ont découvert que les macrophages étaient incapables de se déplacer lorsque l'environnement fibreux était très densément connecté. Lorsque vous travaillez dans des fibres relativement plus lâches, les fibroblastes ont aligné les fibres d'une manière qui a produit des pistes pour les macrophages à suivre.

"Cette étude fournit une compréhension fondamentale de la façon dont ces deux types de cellules fonctionnent avec chacun pour se déplacer dans une structure tissulaire interconnectée, " dit Padma Rajagopalan, le professeur Robert E. Hord Jr. de génie chimique et directeur du programme interdisciplinaire d'études supérieures en génie informatique des tissus.

Les fibroblastes ont utilisé des procédés chimiques et mécaniques pour former des tunnels et aligner les fibres. Dans leur étude, les chercheurs ont montré que les processus chimiques peuvent avoir joué un rôle plus important dans la formation des tunnels que les processus mécaniques.

Les deux cellules ont travaillé ensemble pour éliminer les débris résultant de la formation du tunnel, montrant une coordination entre ces deux cellules lorsqu'elles se déplacent dans une structure semblable à un tissu. Ensemble, les deux cellules, guidés par les conditions de la matrice extracellulaire dans lesquelles ils existent, peuvent soit s'aider, soit s'inhiber.

"C'est tout ce cycle en cascade, ", a déclaré Ford.

La manipulation de l'environnement autour de ces cellules pourrait conduire à des percées dans les traitements des plaies et des tumeurs, en particulier des tumeurs dans les tissus pulmonaires et mammaires, qui ressemblent le plus aux conditions de fibre dans la configuration expérimentale.