Les cellules souches des cordons ombilicaux en Skåne sont améliorées avec des nanotubes. En croisant la nanotechnologie avec la biologie des cellules souches, les chercheurs créent des méthodes douces pour s’assurer que davantage de cellules fonctionnent mieux. Les cellules souches sanguines sont altérées sans qu’il soit démontré qu’elles ont été modifiées.
« Si vous souhaitez travailler avec des cellules souches sanguines en Suède, c’est ici qu’il faut être. » C’est ce que dit Martin Hjort, chercheur en biologie chimique, qui se concentre sur la reprogrammation des cellules.
Martin Hjort a un pied dans le laboratoire de salle blanche de NanoLund au Département de physique, où il fabrique des membranes de nanotubes suffisamment petites pour que les cellules y adhèrent comme de la peluche sur une bande Velcro.
Il garde l’autre pied dans le laboratoire de la Faculté de médecine, où il insère de l’ADN et de l’ARN dans des cellules pour les reprogrammer avec de nouvelles et meilleures propriétés.
« Je ne m’intègre pas tout à fait là-dedans », déclare Martin Hjort.
Martin Hjort est ingénieur civil et physicien. Il a travaillé sur des domaines allant de la physique des semi-conducteurs et « l’ultra-vide, etc. » à la biologie avancée. Cela oblige à faire équipe avec des médecins.
« Je peux poser des questions sans perdre la face. Je dois travailler avec d’autres sur les applications de mes recherches », déclare Martin Hjort et nomme ses collègues Jonas Larsson et Ludwig Schmiderer.
Les cordons ombilicaux demandent de la vitesse
Quant à savoir pourquoi il a commencé à se concentrer sur les cellules souches sanguines, la réponse est simple.
« J’aime le sang. C’est facile à obtenir des patients. Beaucoup plus facile qu’une biopsie cérébrale, par exemple. Le sang est aussi plus intéressant, car il implique tout le corps au niveau systémique. Je m’intéresse spécifiquement aux cellules souches sanguines parce que il s’agit d’un type de cellule difficile, mais très important. C’est le seul type de cellule souche qui est couramment utilisé dans la pratique clinique, pour la greffe de moelle osseuse », explique Martin Hjort.
Comment faites-vous pour les obtenir ? Les cellules souches sanguines qu’il utilise dans ses recherches proviennent de cordons ombilicaux frais provenant de maternités de Skåne. Les cellules souches sanguines sont sensibles, il est donc essentiel d’être rapide. Le vieux sang ne fournit pas beaucoup de cellules souches. La proximité géographique entre l’Université et l’hôpital de Lund joue un grand rôle.
« Le progrès technique et la science médicale doivent aller de pair », déclare Martin Hjort.
Il améliore les cellules en insérant différentes molécules à travers de petits nanotubes, qui créent une voie à l’intérieur des cellules. Au fond d’un tube de verre de 5 mm de diamètre se trouve une membrane de minuscules nanotubes de 100 nanomètres d’épaisseur, soit un millième de mèche de cheveux. Martin Hjort les produit dans le laboratoire nano en utilisant du plastique et de l’oxyde d’aluminium dans un processus presque ridiculement simple.
« Il n’y a que trois ou quatre étapes. Vous prenez une membrane de filtre à eau, ajoutez de l’oxyde d’aluminium pour couvrir les surfaces, même à l’intérieur des pores, puis retirez la couche supérieure d’aluminium, puis une partie de la couche de plastique. L’oxyde d’aluminium est stable et couramment utilisé dans la technologie des semi-conducteurs. »
Les cellules souches sanguines adhèrent alors à cette surface velcro microscopique.
« Les nanotubes agissent comme des pièges pour les cellules. La cellule, à son tour, ne détecte même pas l’insertion des tubes. La membrane cellulaire est essentiellement intacte, sauf là où le nanotube a été inséré. Cette méthode est sans aucun doute la plus douce pour les cellules, et les maintient les plus heureuses. La cellule est une entité vivante qui peut être stressée et se détériorer. Un peu comme les humains », explique Martin Hjort.
Développement technologique rapide
Il est essentiel d’obtenir des cellules qui fonctionnent aussi bien que possible et qui ne sont pas fonctionnellement altérées. Mais comment et pourquoi la méthode semble si douce dépasse le domaine d’expertise de Martin Hjort.
« Au lieu de réfléchir au mécanisme exact derrière cela, j’ai choisi de me concentrer sur la recherche de choses qui fonctionnent », déclare Martin Hjort.
Le rythme du développement technologique en électronique est extrêmement rapide et il peut être difficile de trouver des innovations purement technologiques qui génèrent de la croissance précisément à cause de la concurrence féroce. Dix ans se sont écoulés depuis que Lund, Stanford et Berkeley ont simultanément proposé différentes méthodes pour utiliser des nanotubes pour insérer des objets dans les cellules.
« Nous avons également besoin du développement technologique, et Lund est en bonne position à cet égard. Mais il y a plus de potentiel dans l’approche interdisciplinaire, où les aspects technologiques et médicaux permettent ensemble à un plus un d’égaler trois. Mais je ne peux pas ont la même approche structurée de la recherche qu’un médecin. J’ai peut-être une approche plus improvisée et axée sur la curiosité », déclare Martin Hjort.
Il existe une pléthore de maladies qui peuvent être corrigées grâce à l’édition de cellules assistée par nanotubes. Martin Hjort dit qu’il y a actuellement beaucoup d’intérêt pour l’anémie falciforme – un terme collectif désignant des anomalies génétiques sous la forme de l’hémoglobine dans notre sang.
« Bien sûr, quand nous parlons de retirer la cellule du patient, d’insérer le CRISPR (populairement connu sous le nom de ciseaux génétiques) et de l’utiliser pour dire à la cellule : maintenant, réparez les propres cellules du patient – quand il est temps de mettre les cellules dans le patient, vous devez être sûr que vous n’avez vraiment coupé qu’exactement là où vous le devriez. Sinon, vous risquez de créer quelque chose qui pourrait devenir malin. Avec les nanotubes, nous pouvons le faire beaucoup plus doucement qu’il n’a été possible dans le passé, et donc conserver plus de cellules qui fonctionnent mieux. »
Cela dit, il croit fermement à la méthode. Lui, Jonas Larsson et Ludwig Schmiderer ont déjà remporté ensemble un prix de l’innovation pour leurs travaux sur l’amélioration des cellules souches sanguines à l’aide de nanotubes sans qu’il soit apparent qu’ils aient été modifiés. L’intérêt pour la science des matériaux s’est élargi aux aspects biologiques. Les méthodes devraient idéalement être évolutives dès le départ.
« Il reste encore beaucoup à faire. Les gens ne veulent pas tomber malades. Ou devoir subir des traitements durs », déclare Martin Hjort.