La technique du capteur donne un aperçu de la formation et de la croissance des tissus

Des chercheurs de l’Université Brown ont mis au point une technique qui peut donner une meilleure idée des forces à plat à mesure que les tissus corporels se forment et se développent. La technique utilise des sphères de la taille d’une cellule fabriquées à partir d’un matériau polymère hautement conforme, qui peuvent être placées dans des cultures de laboratoire de cellules formant des tissus.

Au fur et à mesure que le processus de formation des tissus se déroule, l’imagerie au microscope des sphères, qui sont colorées avec un colorant fluorescent, révèle à quel point elles sont déformées par la pression des cellules environnantes. Un algorithme informatique utilise ensuite cette déformation pour calculer les forces à l’œuvre dans ce microenvironnement cellulaire.

« Nous savons que les forces mécaniques sont des stimuli importants dans la formation et le développement des tissus, mais mesurer ces forces est assez difficile », a déclaré Eric Darling, professeur agrégé de sciences médicales, d’ingénierie et d’orthopédie à Brown. « Ces sphères que nous avons développées nous donnent une technique extrêmement sensible pour mesurer ces forces au fil du temps dans le même échantillon. Et nous pouvons le faire avec plusieurs échantillons à la fois sur une plaque à 96 puits, c’est donc une méthode à haut débit également. »

Les sphères sont fabriquées à partir d’un polymère appelé polyacrylamide. Les sphères n’ont aucun effet apparent sur le comportement des tissus nouvellement formés, a déclaré Darling, et le matériau polyacrylamide a des propriétés mécaniques très cohérentes et ajustables, ce qui a permis de rendre les sphères suffisamment souples pour se déformer de manière mesurable lorsqu’elles sont exposées à des forces cellulaires.

Comme preuve de concept, les chercheurs ont réalisé une série d’expériences pour mesurer les forces impliquées dans la condensation mésenchymateuse – un processus dans lequel les cellules souches se regroupent et finissent par se différencier en types cellulaires spécifiques aux tissus. Le processus est essentiel à la formation des dents, des os, du cartilage et d’autres tissus.

Le travail a été financé par les National Institutes of Health (R01 AR063642), la National Science Foundation (2018260690) et un Brown University Research Seed Award.

La recherche a été publiée dans la revue Biomatériaux.