Régénération cardiaque, pacemaker de laboratoire et cœur-sur-puce : des avancées majeures en cardiologie

Des chercheurs ont démontré pour la première fois que les cellules musculaires cardiaques humaines peuvent se régénérer après une crise cardiaque, ont créé le premier nœud sinusal de laboratoire au monde et développé un « cœur-sur-puce » battant capable de suivre l'activité cardiaque au niveau cellulaire. Ces avancées pourraient ouvrir de nouvelles voies pour traiter et étudier les maladies cardiovasculaires, première cause de mortalité dans le monde.

Dans une étude publiée dans Circulation Research, des scientifiques de l'Université de Sydney, du Baird Institute et du Royal Prince Alfred Hospital ont découvert que les cellules musculaires cardiaques peuvent se régénérer après une crise cardiaque, un processus observé auparavant uniquement chez la souris. Une augmentation de la mitose — processus par lequel les cellules se divisent et se reproduisent — a été confirmée pour la première fois dans le tissu cardiaque humain. L'étude a analysé des tissus prélevés sur des patients vivants lors d'un pontage coronarien, en utilisant des échantillons provenant de zones malades et saines du cœur. Une crise cardiaque peut détruire jusqu'à un tiers des cellules du cœur humain, et bien que les taux de survie se soient améliorés, de nombreux patients développent une insuffisance cardiaque, une affection qui ne peut être guérie que par une transplantation. En Australie, environ 144 000 personnes vivent avec une insuffisance cardiaque, mais seulement environ 115 transplantations cardiaques sont réalisées chaque année. Les chercheurs ont identifié plusieurs protéines déjà connues pour être impliquées dans la régénération cardiaque chez la souris, dans le but de développer des thérapies qui amplifient la capacité naturelle du cœur à produire de nouvelles cellules.

Par ailleurs, des scientifiques de Shanghai ont conçu le premier nœud sinusal de laboratoire au monde, cette petite structure qui sert de stimulateur cardiaque naturel au cœur. À partir de cellules souches pluripotentes humaines, l'équipe a construit un organoïde 3D capable de battre de manière autonome. Le nœud sinusal, niché dans la cavité de l'oreillette droite, émet en continu des signaux électriques qui dictent le moment où les oreillettes et les ventricules doivent se contracter. S'il défaille, le rythme cardiaque peut ralentir à des niveaux dangereux ou s'arrêter complètement. Selon les chercheurs, cet organoïde pourrait transformer la recherche sur les maladies cardiaques et le criblage de médicaments.

Dans une autre avancée, des scientifiques de plusieurs institutions canadiennes ont créé un « cœur-sur-puce » (HOC) tridimensionnel qui bat de lui-même et répond de manière prévisible aux médicaments courants. C'est le premier à intégrer une plateforme à double détection offrant un suivi en temps réel de l'activité dans tout le tissu cardiaque, jusqu'au niveau cellulaire. Les chercheurs ont prélevé des cellules musculaires cardiaques et des cellules de tissu conjonctif chez des rats, les ont ensemencées sur des puces en silicium dans une matrice de type gel, et y ont intégré deux types de capteurs : des piliers élastiques qui se déforment à chaque battement pour mesurer la force de contraction, et des microcapteurs en hydrogel d'environ 50 micromètres qui captent les contraintes mécaniques locales au niveau cellulaire. Les tests avec la norepinephrine, qui augmente l'activité cardiaque, et la blebbistatin, un inhibiteur de l'activité musculaire, ont fonctionné comme prévu, démontrant le potentiel du HOC pour le criblage de médicaments. L'équipe prévoit ensuite de simuler des troubles à l'aide de cellules de patients atteints de cardiomyopathie dilatée et d'arythmies, avec pour objectif à long terme d'utiliser les HOC pour identifier le médicament le plus efficace pour chaque patient avant l'administration du traitement. Les résultats ont été publiés dans la revue Nano Micro Small.