La nanopuce de l’université de l’Indiana
Une équipe de chercheurs dirigée par Chandan Sen, de la faculté de médecine de l’université de l’Indiana aux Etats-Unis, est en train de faire passer de la phase de prototype à celle de prototype un nouveau dispositif à nanopuce capable de reprogrammer des cellules de peau dans le corps pour en faire de nouveaux vaisseaux sanguins et des cellules nerveuses.
L’un des développements médicaux les plus remarquables de ces deux dernières décennies a été la capacité de prendre des cellules adultes spécialisées et de les transformer en cellules souches non spécialisées comme celles que l’on trouve dans les tissus embryonnaires. Ces cellules souches ont un grand potentiel thérapeutique, car elles peuvent ensuite être transformées en cellules, tissus et (éventuellement) organes divers qui seront totalement compatibles avec le patient, ce qui élimine le problème du rejet des tissus ou de la recherche de donneurs.
Malheureusement, cela nécessite des procédures de laboratoire compliquées et, comme de nombreuses autres solutions, peut présenter certains risques, notamment celui de donner naissance à des cellules cancéreuses. Il faut donc trouver un système plus simple qui ne nécessite pas les étapes élaborées qu’exige la perversion des cellules souches.
L’approche de l’équipe de l’IU consiste à renoncer au laboratoire et à transformer le corps humain en son propre programmeur cellulaire en utilisant une technologie appelée nanotransfection tissulaire. Elle utilise une nanopuce en silicium qui a été imprimée pour inclure des canaux se terminant par un réseau de micro-aiguilles. Au sommet de la puce se trouve un conteneur rectangulaire, qui contient des gènes spécifiques.
La puce peut être appliquée directement sur la zone endommagée.
Propulsés par une charge électrique focalisée, ces gènes sont introduits à la profondeur souhaitée dans le tissu vivant et modifient les cellules, transformant l’endroit en un petit bioréacteur qui reprogramme les cellules pour qu’elles deviennent différents types de cellules ou de structures multicellulaires, comme des vaisseaux sanguins ou des nerfs, sans qu’il soit nécessaire de recourir à des techniques de laboratoire élaborées ou à des systèmes de transfert de virus dangereux. Une fois produits, ces cellules et tissus peuvent contribuer à réparer les dommages subis localement ou dans d’autres parties du corps, y compris dans le cerveau.
« Cette petite puce de silicium permet une nanotechnologie qui peut modifier la fonction des parties vivantes du corps », explique Chandan Sen, directeur du Centre de médecine et d’ingénierie régénératives de l’Indiana. « Par exemple, si les vaisseaux sanguins d’une personne ont été endommagés à cause d’un accident de la route et qu’elle a besoin d’un apport sanguin, nous ne pouvons plus compter sur le vaisseau sanguin préexistant parce qu’il est écrasé, mais nous pouvons convertir le tissu cutané en vaisseaux sanguins et sauver le membre à risque. »
La nanopuce utilise un réseau de canaux se terminant par des micro-aiguilles.
La technologie est en cours de développement depuis plus de cinq ans, et l’équipe de l’IU se concentre désormais sur le fait de dépasser le stade du prototypage pour faire de la nanopuce une préoccupation pratique pouvant être utilisée en milieu clinique. Il s’agit notamment d’obtenir l’approbation de la FDA américaine l’année prochaine, ce qui ouvrirait la voie à la recherche clinique sur des personnes. Les applications potentielles en médecine civile et militaire comprennent la réparation des lésions cérébrales résultant d’un accident vasculaire cérébral ou l’inversion des lésions nerveuses causées par le diabète.
« Le processus de nanofabrication de la puce prend généralement cinq à six jours et, avec l’aide de ce rapport, peut être réalisé par toute personne compétente dans ce domaine. »
