Gros plan d’un » organoïde cyborg » cardiaque avec un maillage nanoélectronique intégré visible à l’intérieur.
Les scientifiques pourraient presque construire un mini-corps entier à partir des mini-organes qui ont été cultivés au cours des dernières années. Mais le développement cellulaire a traditionnellement été difficile à étudier, en grande partie à cause de la difficulté d’y introduire des capteurs sans endommager les organes. Aujourd’hui, des chercheurs de Harvard ont mis au point un moyen de créer des « organoïdes cyborgs » en intégrant la nanoélectronique aux cultures cellulaires.
Pour en savoir plus sur les maladies, le développement ou les médicaments, les scientifiques doivent souvent expérimenter sur des cellules cultivées par division cellulaire ou sur des animaux. Mais dans les deux cas, les résultats ne se répercutent pas toujours sur le corps humain. Les mini-organes ou organoïdes simplifiés sont une analogie plus proche et, ces dernières années, les scientifiques ont créé des mini versions du cerveau, du cœur, des poumons, du foie, des reins et de l’estomac.
Mais il peut être difficile d’étudier en détail ces versions miniatures et 3D d’organes. En général, les capteurs sont trop grands ou trop rigides pour s’entasser dans les organoïdes sans endommager les cellules. Les chercheurs de la Harvard’s School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) ont donc trouvé un moyen d’intégrer les capteurs dès le départ. L’équipe les appelle » organoïdes cyborgs « , mais nous sommes très tentés de parler de » cyberorganoïdes « .
Un diagramme montrant comment les organoïdes cyborgs sont fabriqués.
Les chercheurs ont commencé avec des capteurs nanoélectroniques sous forme de mailles extensibles. Ceux-ci sont constitués d’une grille de capteurs minuscules, avec des connecteurs courbes entre eux. Cette tendance a déjà été observée dans le passé pour les appareils électroniques portables, où elle est utile pour sa capacité à s’étirer et à rester actif électroniquement.
Ces nanomailles ont ensuite été placées sur une feuille de cellules souches, qui se sont progressivement développées autour d’elles. Avec le temps, les cellules se sont transformées en structures organoïdes 3D, reconfigurant les mailles électroniques avec elles. Le résultat final a été la création de cyborganoïdes – les organoïdes avec des capteurs entièrement intégrés.
« Je pense que si nous pouvons développer la nanoélectronique qui est si flexible, extensible et souple qu’elle peut grandir avec les tissus en développement grâce à son processus de développement naturel, les capteurs intégrés peuvent mesurer toute l’activité de ce processus de développement « , dit Jia Liu, auteur principal de cette étude. « Le résultat final est un morceau de tissu avec un dispositif à l’échelle nanométrique complètement distribué et intégré sur tout le volume tridimensionnel du tissu. »
Lors de tests, les chercheurs ont été en mesure de différencier les cellules souches en cardiomyocytes, un type de cellule cardiaque, puis d’utiliser les capteurs intégrés pour surveiller et enregistrer l’activité des cellules pendant 90 jours.
Selon l’équipe, cette technique pourrait être utilisée pour étudier comment les cellules se développent et se différencient en divers tissus, ainsi que pour trouver des moyens de mettre au point de nouveaux médicaments et autres traitements.
« Cette méthode nous permet de surveiller en permanence le processus de développement et de comprendre comment la dynamique des cellules individuelles commence à interagir et à se synchroniser pendant tout le processus de développement « , explique Jia Liu. « Elle pourrait être utilisée pour transformer n’importe quel organoïde en organoïdes cyborgs, y compris les organoïdes du cerveau et du pancréas. »
