Les ingénieurs biomédicaux ont développé le premier muscle squelettique humain fonctionnant à partir de cellules souches pluripotentes induites.Cette avancée s'appuie sur le travail publié en 2015 lorsque des chercheurs du Duke University ont développé le premier tissu musculaire humain fonctionnant à partir de cellules obtenues à partir de biopsies musculaires, comme le révèle l'étude publiée dans Nature Communications. La possibilité de commencer à partir de rayures cellulaires en utilisant des tissus non musculaires permettrait aux scientifiques de développer plus de cellules musculaires, facilitera l'édition du génome et les thérapies cellulaires, et développer des modèles de maladies musculaires rares pour la découverte de médicaments et les études de biologie fondamentale.
Les chercheurs révèlent qu'en commençant par les cellules souches pluripotentes qui ne sont pas des cellules musculaires, mais peuvent devenir toutes les cellules existantes dans notre corps, nous pouvons ils ont pu développer un nombre illimité de cellules progénitrices myogéniques. Selon ces derniers, ces cellules progénitrices ressemblent à des cellules souches musculaires adultes appelées cellules satellites qui peuvent théoriquement développer un muscle entier à partir d'une seule cellule.
Comme le rapportent les chercheurs, au cours de leurs travaux précédents, ils ont commencé avec de petits échantillons de cellules humaines obtenues à partir de biopsies musculaires, appelées «myoblastes», qui avaient déjà dépassé le stade des cellules souches mais n'étaient pas encore devenues des fibres musculaires matures. Ils ont multiplié ces myoblastes et les ont ensuite placés dans un échafaudage 3-D de soutien rempli d'un gel nourrissant qui leur a permis de former des fibres musculaires humaines alignées et fonctionnelles.
Pour leur nouvelle étude, les chercheurs ont plutôt commencé avec des cellules souches pluripotentes induites humaines. Ce sont des cellules prélevées sur des tissus non musculaires adultes, tels que la peau ou le sang, et reprogrammées pour revenir à un état primordial. Les cellules souches pluripotentes sont ensuite cultivées en étant inondées avec une molécule appelée Pax7, qui signale aux cellules de commencer à devenir musculaire.
Au fur et à mesure de la prolifération des cellules, elles sont devenues très similaires aux cellules souches musculaires adultes, mais pas aussi robustes. Bien que des études antérieures aient accompli cet exploit, les chercheurs révèlent que personne n'a été capable de faire croître ces cellules intermédiaires en un muscle squelettique fonctionnel.
Une fois que les cellules étaient sur le point de devenir des muscles, les chercheurs ont cessé de fournir la molécule de signalisation Pax7 et ont commencé à donner aux cellules le soutien et la nourriture dont elles avaient besoin pour parvenir à maturité.
Durant l'étude, les chercheurs montrent qu'après deux à quatre semaines de culture 3D, les cellules musculaires résultantes forment des fibres musculaires qui se contractent et réagissent à des stimuli externes tels que des impulsions électriques et des signaux biochimiques imitant les entrées neuronales comme le tissu musculaire. Ils ont également implanté les fibres musculaires nouvellement développées dans des souris adultes et ont montré qu'elles survivent et fonctionnent pendant au moins trois semaines tout en s'intégrant progressivement dans le tissu natif par vascularisation.
Le muscle résultant, cependant, n'est pas aussi fort que le tissu musculaire natif, et est aussi en dessous du muscle développé pour l'étude précédente qui a commencé à partir de biopsies musculaires. Cependant, les chercheurs affirment que ce muscle détient encore un potentiel que le parent plus fort et plus âgé n'a pas.
Les fibres musculaires dérivées des cellules souches pluripotentes développent des réservoirs de "cellules semblables à des satellites" qui sont nécessaires aux muscles adultes normaux pour réparer les dommages, alors que le muscle de l'étude précédente avait beaucoup moins de ces cellules. La méthode des cellules souches est également capable de faire croître beaucoup plus de cellules à partir d'un lot de départ plus petit que la méthode de biopsie.
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