Une technique innovante permet de cultiver des vaisseaux sanguins très fins en laboratoire

Des chercheurs ont mis au point une nouvelle technique qui permet d’ingénier des vaisseaux sanguins avec une précision inédite en laboratoire, ce qui pourrait faciliter la production future d’organes et de tissus humains destinés à la transplantation.

Les vaisseaux sanguins, notamment les capillaires d’un diamètre inférieur à 0,005 millimètre — soit 34 fois plus fins qu’un cheveu humain — représentent un défi majeur en ingénierie tissulaire. Ces capillaires autorisent le passage des cellules sanguines une par une.

Les réseaux vasculaires sont essentiels pour la viabilité de tout organe cultivé en laboratoire, car ils assurent l’apport en oxygène et en nutriments aux tissus.

Le procédé développé par une équipe du Massachusetts Institute of Technology repose sur l’utilisation de forces magnétiques pour étirer et déplacer délicatement les cellules vasculaires vers des emplacements ciblés. Une puce miniature, contenant des cellules endothéliales suspendues dans un gel de collagène — protéine clé de la structure tissulaire — intègre un petit aimant contrôlé par plusieurs aimants externes en trois dimensions. Cette configuration permet aux chercheurs de guider avec précision la croissance des nouveaux vaisseaux sanguins.

Ritu Raman, ingénieure en mécanique au MIT, explique : « Les tissus fonctionnels nécessitent des réseaux vasculaires organisés, mais les protocoles actuels ne permettent pas de créer de telles structures dans les tissus artificiels. » Elle ajoute : « La capacité à programmer la croissance vasculaire via des signaux physiques pourrait nous permettre de fabriquer des tissus reproductibles, implantables pour restaurer les fonctions après des maladies ou des blessures graves. »

Les chercheurs ont pu moduler la longueur et le nombre des vaisseaux formés en ajustant la force magnétique appliquée. Selon Ritu Raman : « Le principal enseignement est que l’étirement alterné des vaisseaux favorise la prolifération des capillaires. Les forces mécaniques jouent un rôle crucial dans notre corps, et désormais nous savons comment contrôler la quantité, la taille et l’orientation des vaisseaux. »

Bien que la fabrication de vaisseaux sanguins par impression 3D ou culture en boîte de Pétri soit déjà possible, ces méthodes manquent encore de la finesse nécessaire.

Pour approfondir les mécanismes sous-jacents, les scientifiques ont répété leurs expériences avec des cellules génétiquement modifiées dépourvues du gène PIEZO1, qui régule les canaux ioniques sensibles à la pression mécanique. La suppression de ce gène a réduit la formation vasculaire, confirmant le rôle clé de ces canaux dans le développement des vaisseaux.

Cette approche constitue une évolution de la méthode antérieure utilisée par l’équipe pour créer des muscles et des nerfs artificiels. Bien que le projet soit encore au stade du prototype, les résultats initiaux sont prometteurs. Les prochaines étapes consisteront à vérifier l’efficacité du flux sanguin dans les vaisseaux formés sur la puce, puis à cultiver des tissus réels autour de cette structure, en commençant par des tissus musculaires.