Utilisation de champs électriques pour guérir les blessures
Les champs électriques (CE) jouent un rôle dans divers processus de l’organisme, notamment en tant que signaux pour le développement et le cycle de vie des tissus, et le développement embryonnaire. Lorsque la peau est blessée, les échanges d’ions entre la plaie et la peau intacte génèrent naturellement des CE. Cependant, de nouveaux outils et de nouvelles méthodes permettant d’explorer la stimulation CE directement dans les tissus humains pourraient contribuer à développer de nouvelles applications cliniques. Dans le cadre du projet SPEEDER, financé par le Conseil européen de la recherche, une équipe de chercheurs a cherché à combler cette lacune en vérifiant si les CE pouvaient être utilisés pour guérir des blessures complexes. «Nous avons été très heureux de constater qu’au moins dans notre modèle de cicatrisation sur puce, les plaies épithéliales se refermaient jusqu’à trois fois plus vite lorsque la stimulation était appliquée», explique Maria Asplund, professeur de matériaux et systèmes électroniques à l’université de technologie de Chalmers en Suède et coordinatrice du projet SPEEDER.
L’électrotaxie en point de mire
SPEEDER s’est concentré sur une interaction spécifique de certaines cellules appelée électrotaxie, ce qui signifie que ces cellules alignent leur migration le long des CE. «Nous pensons que le guidage des CE de la migration des cellules cutanées pourrait être un moyen assez puissant d’influencer la façon dont les cellules s’infiltrent dans les plaies, ce qui pourrait augmenter les chances que l’épithélium repousse pour couvrir la plaie ouverte plus rapidement», explique Maria Asplund. L’utilisation de CE pour stimuler la cicatrisation des plaies serait particulièrement utile pour les personnes âgées, notamment celles souffrant de comorbidités telles que le diabète ou les lésions de la moelle épinière, qui ont tendance à avoir des capacités de cicatrisation réduites. Même les petites plaies peuvent se transformer en plaies chroniques, avec des conséquences profondes pour le patient et la société: le traitement des plaies chroniques représente environ 2 % du budget des soins de santé en Suède, par exemple.
Développement de puces fluidiques
L’équipe SPEEDER a mis au point un nouveau concept d’électrode capable d’appliquer directement la stimulation CE aux tissus humains de manière biocompatible et robuste, tout en conservant un système rentable. Pour tester leurs matériaux et le concept, les chercheurs ont construit des environnements microfluidiques sophistiqués (puces fluidiques) en laboratoire, où ils ont pu stimuler différentes cellules de la peau et des cellules qui forment les couches épithéliales. «Nous ne sommes pas encore passés aux tissus humains, mais une retombée intéressante a été de construire des environnements similaires pour la stimulation des tissus cérébraux», ajoute Maria Asplund. «Nous avons ainsi pu étudier comment le type de stimulation utilisé pour la stimulation cérébrale transcrânienne agit sur une tranche complète de tissu cérébral». Les résultats de ces expériences ont été récemment publiés dans la revue «Lab on a Chip». L’équipe s’efforce à présent d’appliquer ces résultats à la peau humaine. Elle a également constaté que la stimulation pouvait compenser la cicatrisation déficiente des cellules diabétiques, une découverte également publiée dans «Lab on a Chip» au début de l’année.
Collaboration en matière de recherche sur la réparation de la moelle épinière
«D’une manière plus générale, nous comprenons maintenant beaucoup mieux la stimulation par courant continu (CC) et la manière dont différents matériaux peuvent interagir pour la rendre biocompatible», note Maria Asplund. «Nous étudions actuellement cette possibilité pour la cicatrisation des plaies, mais aussi pour d’autres processus régénératifs, comme la stimulation CC pour régénérer la moelle épinière». Ces travaux sont menés en collaboration avec une équipe néo-zélandaise, en utilisant les concepts de matériaux développés dans le cadre de SPEEDER. «Nous sommes impatients de voir si la régénération guidée par CC présente également des avantages dans ce cas», déclare Maria Asplund. «Ce phénomène est souvent exploré en culture, mais nous avons maintenant la capacité de le faire dans un tissu réel, ce qui est très enthousiasmant pour nous.»
Mots‑clés
SPEEDER, plaie, cicatrisation, champs, électriques, tissus, puces fluidiques, moelle épinière, réparation
