Une alimentation cellulaire pour les stimulateurs cardiaques
Les battements du cœur sont dus à l'action d'un groupe de cellules ou de fibres cardiaques spécialisées, appelé le nœud sinusal, qui définit le rythme de ces battements. Les stimulateurs artificiels sont dotés de piles qui doivent être remplacées tous les cinq à sept ans. Cette opération nécessite une intervention chirurgicale lourde. Le projet RABBITCELLPSU («The development of an implantable cellular power supply based on rabbit cardiac cells»), financé par l'UE, a donc tenté de préserver une population vieillissante en évitant une telle chirurgie. L'équipe a donc exploité les myocytes cardiaques (cellules musculaires) pour concevoir un tout nouveau type de pile. Les myocytes cardiaques sont de longues cellules particulièrement structurées. Pour confiner les cellules à des zones spécifiques, une labopuce dotée d'une nanostructure très précise a été mise au point. Les chercheurs ont utilisé les cellules cardiaques primaires pour tester le système, attestant ainsi le rôle considérable des aspects topographiques pour l'homogénéité et la fréquence des battements des groupes cellulaires. L'équipe a ensuite recouru à des nanofibres électrofilées au collagène pour définir la structure tissulaire et ainsi favoriser la croissance des tissus dans des directions précises. Les scientifiques ont alors déployé les moyens nécessaires pour produire des cellules souches pluripotentes induites (CSPI) capables de se différencier en myocytes cardiaques. Les CSPI sont des cellules souches adultes qui ont été reprogrammées génétiquement afin d'obtenir un état proche de celui d'une cellule souche embryonnaire. Il s'agit d'un moyen efficace de «dé-différencier» les cellules adultes et ainsi produire des tissus permettant une greffe presque parfaite afin de limiter les rejets par le système immunitaire. Les myocytes cardiaques ainsi produits ont formé des tissus fonctionnels grâce aux puces et structures microfluidiques. La prochaine étape consiste à les utiliser pour produire du courant grâce à une réaction piézoélectrique. Les nanofils d'oxyde de zinc et les nanofibres électrofilées obtenues de polyfluorure de vinylidène (PVDF) font l'objet d'une étude et semblent particulièrement prometteurs. Tous les travaux de fond visant à la production des composants cellulaires et électriques nécessaires, ainsi que les tests et les systèmes de mesure sont en place. Le laboratoire analyse au quotidien les myocytes cardiaques et, plus particulièrement, leur utilisation comme appareils d'alimentation. Dès qu'elle sera prête, la batterie cellulaire améliorera considérablement la qualité de vie des millions de gens nécessitant l'implantation chirurgicale d'un stimulateur cardiaque artificiel.
Mots‑clés
Alimentation cellulaire, stimulateur cardiaque, piézoélectrique, cellules cardiaques, myocytes cardiaques
