Les scientifiques ont conçu un « cœur sur puce » (HOC) tridimensionnel qui imite le tissu cardiaque humain avec une précision sans précédent, révolutionnant potentiellement la façon dont les médicaments cardiovasculaires sont testés et dont les maladies cardiaques sont traitées. Les maladies cardiovasculaires sont la première cause de mortalité dans le monde, et cette technologie s’attaque à un goulot d’étranglement critique : la difficulté de tester des médicaments en toute sécurité et de comprendre les réponses cardiaques sans risquer des vies humaines.
Le problème avec les méthodes de test actuelles
Traditionnellement, l’évaluation de l’effet d’un médicament ou d’une maladie sur le cœur nécessite soit des modèles animaux (qui ne se traduisent pas toujours bien chez l’homme), soit des essais cliniques avec de vrais patients. Ce nouveau HOC offre un juste milieu : un tissu cardiaque fonctionnel et battant conçu en laboratoire qui peut réagir de manière prévisible aux médicaments. L’innovation clé réside dans sa capacité à surveiller l’activité à la fois au niveau tissulaire et cellulaire en temps réel.
Les HOC précédents ne disposaient pas de cette détection haute résolution, ce qui signifie qu’ils ne pouvaient pas détecter de manière fiable des changements subtils dans les cellules cardiaques individuelles – un facteur crucial, puisque de nombreuses maladies cardiaques commencent par un dysfonctionnement au niveau microscopique.
Comment fonctionne le « cœur sur puce »
L’équipe de recherche d’institutions canadiennes a créé le HOC en utilisant des cellules de muscle cardiaque et de tissu conjonctif récoltées sur des rats. Ces cellules ont été intégrées dans une matrice de gel favorisant la croissance et ensemencées sur des puces de silicium flexibles. Le système intègre deux types de capteurs :
- Capteurs à l’échelle macro : Les piliers élastiques se déforment à chaque battement cardiaque, mesurant la force contractile globale.
- Capteurs à micro-échelle : De minuscules gouttelettes d’hydrogel (taille de 50 micromètres) capturent les contraintes mécaniques locales au niveau cellulaire.
Cette plateforme à double détection permet aux scientifiques de voir comment les forces générées par les cellules influencent le comportement des tissus, notamment la croissance, la guérison et même la progression du cancer. L’équipe a réussi à démontrer la fonctionnalité du HOC en le traitant avec de la noradrénaline (pour augmenter l’activité cardiaque) et de la blébbistatine (pour la diminuer), qui ont toutes deux produit les réponses attendues.
Pourquoi c’est important : Médecine de précision pour les maladies cardiaques
Cette percée a des implications immédiates pour le développement de médicaments. Le HOC peut désormais être utilisé pour sélectionner des composés avant les essais sur l’homme, accélérant ainsi le processus et réduisant les risques. Plus important encore, cela ouvre la porte à la médecine personnalisée : la possibilité de tester les propres cellules d’un patient par rapport à divers traitements pour identifier l’option la plus efficace avant de prescrire un médicament.
« Cette avancée nous rapproche encore plus d’une véritable santé de précision », déclare Houman Savoji, chercheur principal. « En nous donnant la possibilité d’identifier le médicament le plus efficace pour chaque personne avant même que le traitement ne soit administré. »
Orientations futures
L’équipe prévoit de simuler des troubles cardiaques spécifiques, tels que la cardiomyopathie dilatée et les arythmies, en utilisant des cellules provenant de patients atteints de ces pathologies. Cela permettra de réaliser des tests plus réalistes et éventuellement de déboucher sur des thérapies ciblées. Le « cœur sur puce » représente une étape importante vers un avenir où les traitements cardiaques seront adaptés aux besoins individuels, améliorant ainsi les résultats et réduisant le fardeau mondial des maladies cardiovasculaires.
