Lorsque vous souffrez d'une crise cardiaque, une partie de votre cœur meurt. Les cellules nerveuses de la paroi du cœur et une classe spéciale de cellules qui se dilatent et se contractent spontanément – ​​maintenant le cœur battant en parfaite synchronicité – sont perdues à jamais. Les chirurgiens ne peuvent pas réparer la zone touchée. C'est comme si face à une route semée de nids-de-poule, vous abandonnez ce qui est là et construisez une nouvelle route à la place.

Il va sans dire, il s'agit d'un moyen extrêmement inefficace de traiter sans doute l'organe le plus important du corps humain. La meilleure approche serait de trouver comment réanimer la zone endormie, et dans cette quête, un groupe de chercheurs de l'Université Brown et en Inde pourrait avoir une réponse.

Les scientifiques se sont tournés vers la nanotechnologie. Dans un laboratoire, ils ont construit une structure ressemblant à un échafaudage composée de nanofibres de carbone et d'un polymère approuvé par le gouvernement. Les tests ont montré que le nanopatch synthétique régénérait des cellules naturelles du tissu cardiaque – appelées cardiomyocytes – ainsi que des neurones. En bref, les tests ont montré qu'une région morte du cœur peut être ramenée à la vie.

"Toute cette idée est de mettre quelque chose là où le tissu mort est pour aider à le régénérer, pour que vous ayez finalement un cœur sain, " dit David Stout, un étudiant diplômé de la School of Engineering de Brown et l'auteur principal de l'article publié dans Acta Biomaterialia .

L'approche, en cas de succès, aiderait des millions de personnes. En 2009, quelque 785, 000 Américains ont subi une nouvelle crise cardiaque liée à une faiblesse causée par le muscle cardiaque cicatriciel d'une crise cardiaque précédente, selon l'American Heart Association. Tout aussi inquiétant, un tiers des femmes et un cinquième des hommes qui ont subi une crise cardiaque en auront une autre dans les six ans, les chercheurs ont ajouté, citant l'American Heart Association.

Ce qui est unique dans les expériences de Brown et de l'Institut indien de technologie de Kanpur, ce sont les ingénieurs qui ont utilisé des nanofibres de carbone, tubes de forme hélicoïdale d'un diamètre compris entre 60 et 200 nanomètres. Les nanofibres de carbone fonctionnent bien car ce sont d'excellents conducteurs d'électrons, effectuer le type de connexions électriques sur lesquelles le cœur s'appuie pour maintenir un rythme constant. Les chercheurs ont cousu les nanofibres ensemble à l'aide d'un polymère d'acide polylactique-co-glycolique pour former un maillage d'environ 22 millimètres de long et 15 microns d'épaisseur et ressemblant à « un pansement noir, " a déclaré Stout. Ils ont posé le maillage sur un substrat de verre pour tester si les cardiomyocytes coloniseraient la surface et développeraient plus de cellules.

Lors de tests avec des nanofibres de carbone de 200 nanomètres de diamètre ensemencées de cardiomyocytes, cinq fois plus de cellules cardiaques ont colonisé la surface après quatre heures qu'avec un échantillon témoin constitué uniquement du polymère. Au bout de cinq jours, la densité de la surface était six fois supérieure à celle de l'échantillon témoin, les chercheurs ont rapporté. La densité neuronale avait également doublé après quatre jours, ils ont ajouté.

L'échafaudage fonctionne car il est élastique et durable, et peut ainsi se dilater et se contracter un peu comme le tissu cardiaque, dit Thomas Webster, professeur agrégé en ingénierie et orthopédie à Brown et l'auteur correspondant sur le papier. C'est grâce à ces propriétés et aux nanofibres de carbone que les cardiomyocytes et les neurones se rassemblent sur l'échafaudage et engendrent de nouvelles cellules, en fait régénérer la zone.

Les scientifiques veulent modifier le modèle d'échafaudage pour mieux imiter le courant électrique du cœur, ainsi que de construire un modèle in vitro pour tester comment le matériau réagit à la tension et au régime cardiaque du cœur. Ils veulent également s'assurer que les cardiomyocytes qui se développent sur les échafaudages sont dotés des mêmes capacités que les autres cellules du tissu cardiaque.