Des chercheurs de Bochum et de Dortmund ont créé un environnement cellulaire artificiel susceptible de favoriser la régénération des nerfs. Habituellement, les blessures au cerveau ou à la moelle épinière ne guérissent pas facilement en raison de la formation de cavités remplies de liquide et de cicatrices qui empêchent la régénération des tissus.
Un point de départ de la recherche médicale est donc de remplir les cavités avec une substance offrant aux cellules souches neurales des conditions optimales de prolifération et de différenciation. L'équipe de l'Université de la Ruhr à Bochum et de l'Université TU de Dortmund, toutes deux en Allemagne, a montré que les hydrogels chargés positivement peuvent favoriser la survie et la croissance des cellules souches.
Le Dr Kristin Glotzbach et le professeur Andreas Faissner du département de morphologie cellulaire et de neurobiologie moléculaire de Bochum ont coopéré avec le professeur Ralf Weberskirch et le Dr Nils Stamm de la faculté de chimie et de biologie chimique de l'université TU Dortmund. Ils décrivent les résultats dans la revue ACS Biomaterials Science &Engineering. .
Les chercheurs ont étudié les cellules souches neurales provenant de cerveaux embryonnaires de souris, qu’ils ont cultivées sur des hydrogels chargés positivement. "Notre objectif était de créer un environnement artificiel pour les cellules qui imite l'environnement cellulaire naturel du cerveau", explique Kristin Glotzbach.
"Les cellules ont un revêtement chargé négativement, également connu sous le nom de matrice péricellulaire. Cela signifie qu'elles adhèrent particulièrement bien aux substrats chargés positivement." L'astuce avec les hydrogels utilisés dans les expériences était que la force de leur charge positive pouvait être ajustée avec précision.
Comme les expériences l’ont montré, les hydrogels chargés positivement facilitaient la survie des cellules et affectaient leur destin futur. Si les cellules souches adhéraient à des hydrogels avec une charge positive élevée, elles avaient tendance à se développer en cellules nerveuses. En revanche, sur les gels avec une charge positive plus faible, les cellules souches se sont principalement développées en cellules gliales, qui remplissent d'importantes fonctions auxiliaires pour les cellules nerveuses.
La capacité d’influencer la différenciation des cellules souches en cellules nerveuses ou gliales serait un grand avantage. "En fonction de la blessure, différents types de cellules doivent être remplacés", explique Kristin Glotzbach. Ce n'est pas seulement la régénération des cellules nerveuses qui est importante.
"Dans certaines maladies, les cellules gliales sont également attaquées et doivent être remplacées. Dans la sclérose en plaques, par exemple, l'isolation des cellules nerveuses, constituée d'oligodendrocytes, est détruite."
Lorsque les chercheurs ont ajouté le facteur de croissance FGF2 aux hydrogels chargés positivement, ils ont réussi à augmenter le taux de survie et de division des cellules. Mais la différenciation en cellules nerveuses et gliales s'est ensuite produite à un rythme plus lent.
"Dans les études futures, nous avons l'intention d'ajouter des peptides ou des composants de molécules de la matrice extracellulaire aux gels chargés positivement afin de simuler encore plus efficacement l'environnement naturel des cellules", explique Kristin Glotzbach. Les chercheurs prévoient également d'expérimenter des gels tridimensionnels qui pourraient combler les cavités après des lésions cérébrales.
Plus d'informations : Kristin Glotzbach et al, Les hydrogels cationiques modulent la prolifération et le comportement de différenciation des cellules souches neurales et progénitrices en fonction de la concentration de fractions cationiques dans la culture cellulaire 2D, Science et ingénierie des biomatériaux ACS (2024). DOI :10.1021/acsbiomaterials.3c01668
Fourni par Ruhr-Universitaet-Bochum
