Sous sa peau humaine, Terminator de James Cameron était un cyborg entièrement blindé construit à partir d’un châssis de combat dans un super alliage, mais à en juger par les récents développements, il semble que Philip K. Dick et ses réplicants difficiles à reconnaître avait en fait raison. Au sein d’une collaboration entre Harvard, le MIT et l’Hôpital pour enfants de Boston, les chercheurs ont trouvé le moyen de développer des échantillons en trois dimensions de tissus artificiels qui sont très intimement intégrés avec des composants électronique à l’échelle nanométrique, au point tel qu’il est difficile de dire où finit l’un et où commence l’autre.

Cela pourrait conduire à une approche révolutionnaire sur l’étude des tissus biologiques à l’échelle nanométrique, et peut-être un jour être utilisé comme un système efficace et en temps réel de délivrance de médicaments - et peut-être, pourquoi pas, même pour construire la prochaine génération d’androïdes.

En mettant de côté les rêves futuristes de cyberpunk, l’intégration de l’électronique au plus profond du tissu biologique a des utilisations concrètes et immédiates en sciences appliquées de nos jours, car cela pourrait conduire à un liaison de communication bidirectionnelle et finement réglée entre le biologique et le synthétique. D’une part, les capteurs nanométriques pourraient être utilisé pour surveiller l’activité cellulaire à une échelle et une précision encore jamais vues, et de l’autre, les signaux électriques pourraient réguler l’activité des cellules à une échelle hyperlocale. Un jour, relier les deux ensemble pourrait créer une boucle de rétroaction capable d’émuler une grande partie de la même fonctionnalité de notre propre système nerveux autonome.

Jusqu’à présent, nos tentatives pour créer un mélange intime des tissus cultivés en laboratoire et l’électronique nanométrique ont conduit à des résultats médiocres au mieux. Nous pouvons utiliser des sondes pour étudier la surface des tissus, mais cela ne nous donne pas une idée très claire de ce qui se passe réellement. Même si on s’en tient à gratter la surface, les informations que nous pouvons recevoir sont limitées parce que les sondes que nous utilisons pour recueillir des données finissent presque invariablement par endommager les cellules que l’on veut observer.

Si nous voulons contrôler et d’interagir avec les tissus biologiques de façon plus efficace, nous avons besoin d’une nouvelle approche qui puisse rassembler les données en profondeur dans les tissus, et ce, sans endommager ou même les affecter. Une façon serait de créer des structures tridimensionnelles dans lesquelles des capteurs nanométriques parcourraient tout le chemin à l’intérieur du tissu. La technique développée par les chercheurs de Boston fait exactement cela.

Les chercheurs ont créé un échafaudage autoporteur de nanofils, chacune d’environ 80 nanomètres de diamètre, nappés en une configuration poreuse et chaotique qui a été comparée à une barbe à papa et revêtue d’un matériau biocompatible. Des cultures de cellules ont alors été déposées dans les espaces entre les nanofils et cultiver pour former une structure unique avec les nanofils porteurs de signal. Grâce à cette technologie, les chercheurs peuvent travailler à l’échelle cellulaire beaucoup plus efficacement, sans endommager les cellules et avec la capacité d’observer les cellules n’importe où dans le tissu.

A microscope image of some of the wired tissue (Image : Boston Children’s Hospital)

Dans des expériences préliminaires, les cellules cardiaques et nerveuses ont été cultivées à l’intérieur de l’échafaudage nanostructuré. En utilisant les réseaux de nanofils, les chercheurs ont pu détecter les signaux des cellules électriques générés en profondeur dans les tissus et mesurer la façon dont ils ont répondu à des médicaments pour une stimulation cardiaque ou neurologique. Puis, ils ont construit des vaisseaux sanguins par bioingénierie avec les réseaux intégrés de nanofils, et ont montré qu’ils pouvaient mesurer les changements de pH, qui normalement se produisent en réponse à l’inflammation.

La technique pourrait être utilisée pour construire des appareils implantés de diagnostiques et thérapeutiques, des tissus lab-on-a-chip pour le dépistage des médicaments, et même, plus excitant, des tissus de type cyborg qui peuvent détecter les changements de façon autonome au sein de notre corps et répondre de manière appropriée - peut-être en offrant les stimuli nécessaires (et même des médicaments), en temps réel, sur une base cellule par cellule.

 http://childrenshospital.org/newsroom/Site1339/mainpageS1339P901.html