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http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/67095.htm
Les travaux de Todd McDevitt présentés lors d'une conférence internationale sur les cellules souches
De nombreuses thérapies contre les maladies dégénératives ont recours aux cellules souches. Toutefois, être capable de fabriquer des cellules souches et de les différencier par la suite en un type cellulaire désiré (tel que des cellules des muscles, de la peau, des vaisseaux sanguins ou des os) est soumis à des contraintes qui limitent le potentiel de ces biotechnologies.
Lors de l'événement annuel "International Society for Stem Cell Research" qui se déroulait le 16 Juin 2011 à Toronto, Todd McDevitt, directeur du Centre d'Ingénierie sur les Cellules Souches à l'Institut de Technologie de Géorgie à Atlanta a présenté ses nouvelles recherches concernant les cellules souches [1,2,3]. Les résultats obtenus par son équipe montrent que le contrôle de l'environnement au cours du développement de cellules souches permet d'orienter efficacement le processus de différenciation. Dans le futur, ces résultats pourraient être utilisés pour développer des procédés de fabrication pour la production de grandes quantités de cellules souches à des fins diagnostiques ou thérapeutiques.
Alors que les recherches menées par T. McDevitt visent le contrôle de l'environnement des cellules souches pour opérer leur différenciation, d'autres études, présentées dans la revue "Mechanical Control of Stem Cell Differenciation" rédigée par D. Cohen et C. Chen de l'université de Pennsylvanie à Philadelphie [4] se basent sur les signaux mécaniques qui influent la différenciation des cellules souches. En effet, les forces mécaniques appliquées aux cellules sont traduites en signaux biochimiques qui régulent les cascades de signalisation. Ainsi, les forces mécaniques ont un rôle déterminant sur l'activité et l'expression des facteurs de transcription. Ces forces mécaniques appliquées aux cellules orientent ainsi la différenciation des cellules souches, tout comme la composition complexe des microenvironnements cellulaires.
Les microparticules magnétiques pour orienter la différenciation des cellules souches
De nombreuses méthodes de laboratoire permettent la croissance des cellules souches en agrégats appelés "corps embryoïdes", formation qui a lieu lors de l'étape de différenciation. T. McDevitt et son équipe ont incorporé des microparticules composées de biomatériau (soit de gélatine : le poly (lactique-co-acide glycolique) ou d'agarose) dans ces corps embryoïdes au cours de leur formation. Ceci a permis d'étudier l'assemblage, les voies de communication intercellulaires et la morphogenèse des agrégats des cellules souches [1,2,3].
En incluant ces microparticules en biomatériau qui sont également magnétiques dans les corps embryoïdes, les chercheurs ont découvert qu'en produisant un champ magnétique, l'emplacement des agrégats et leur assemblage avec d'autres agrégats étaient contrôlables. Les microparticules magnétiques piégées dans les agrégats n'ont pas déstabilisé la viabilité ou la différenciation cellulaire, ce qui est très positif pour l'application future de cette méthode lors de prochains essais sur animaux [1,2,3].
T. McDevitt explique qu' "avec ces microparticules magnétiques constituées de biomatériau, nous sommes capables de recréer des types de motifs géométriques complexes observés au tout premier stade du développement et qui généralement nécessitent des signaux multiples. Nous pouvons contrôler leur position dans l'espace au fil du temps" [5].
D'autres expériences réalisées par T. McDevitt et son équipe ont démontré que la variation des conditions hydrodynamiques peut aussi dicter la morphologie des agrégats de cellules [6]. T. McDevitt explique que "les cellules souches n'évoluent pas au hasard, leurs décisions sont spatialement et temporellement dirigées par des signaux environnementaux de nature biochimique ou mécanique" [5].
Lors d'une entrevue avec T. McDevitt [3,7], il nous a confié que l'application des techniques utilisant les cellules souches à des fins de diagnostic ou de traitement pour certaines maladies dégénératives dépendait de la reproductibilité des techniques exposées plus haut. Son laboratoire développe des systèmes d'ingénierie pour la production des cellules souches qui exigent le développement de nouveaux outils biotechnologiques, capables d'être directement intégrés dans les procédés de production.
A l'avenir, ces outils combineront différents niveaux de contrôle pour réguler la différenciation des cellules souches et faciliteront l'utilisation des cellules souches lors d'essais non-cliniques et cliniques.
- [1] Bratt-Leal A.M., Carpenedo R.L., Ungrin M.D., Zandstra P.W. and McDevitt T.C. "Incorporation of biomaterials in multicellular aggregates modulates pluripotent stem cell differentiation." Biomaterials, 32(1):48-56, janvier 2011.
- [2] Carpenedo R.L., Seaman S.A. and McDevitt T.C. "Microsphere size effects on embryoid body incorporation and embryonic stem cell differentiation." Journal of Biomedical Materials Research Part A, 94(2): 466-475, août 2010.
- [3] Site internet du laboratoire de Todd McDevitt: http://mcdevitt.bme.gatech.edu/index.html
- [4] Cohen D.M. and Chen C.S., "Mechanical control of stem cell differentiation", StemBook. The Stem Cell Research Community, octobre 2008 (publié sur internet).
- [5] Article publié sur le site de l'Institut de Technologie de Géorgie: "Engineers Control the Environment to Direct Stem Cell Differentiation", 16 juin 2011.
http://www.gatech.edu/newsroom/release.html?nid=66544
- [6] Kinney M.A., Sargent C.Y. and McDevitt T.C. "The multi-parametric effects of hydrodynamic environments on stem cell culture", Tissue Eng Part B Rev., mai 2011 (publié sur internet).
- [7] Communication personnelle, rencontre avec Todd McDevitt le 20 mai 2011.
Les travaux de Todd McDevitt présentés lors d'une conférence internationale sur les cellules souches
De nombreuses thérapies contre les maladies dégénératives ont recours aux cellules souches. Toutefois, être capable de fabriquer des cellules souches et de les différencier par la suite en un type cellulaire désiré (tel que des cellules des muscles, de la peau, des vaisseaux sanguins ou des os) est soumis à des contraintes qui limitent le potentiel de ces biotechnologies.
Lors de l'événement annuel "International Society for Stem Cell Research" qui se déroulait le 16 Juin 2011 à Toronto, Todd McDevitt, directeur du Centre d'Ingénierie sur les Cellules Souches à l'Institut de Technologie de Géorgie à Atlanta a présenté ses nouvelles recherches concernant les cellules souches [1,2,3]. Les résultats obtenus par son équipe montrent que le contrôle de l'environnement au cours du développement de cellules souches permet d'orienter efficacement le processus de différenciation. Dans le futur, ces résultats pourraient être utilisés pour développer des procédés de fabrication pour la production de grandes quantités de cellules souches à des fins diagnostiques ou thérapeutiques.
Alors que les recherches menées par T. McDevitt visent le contrôle de l'environnement des cellules souches pour opérer leur différenciation, d'autres études, présentées dans la revue "Mechanical Control of Stem Cell Differenciation" rédigée par D. Cohen et C. Chen de l'université de Pennsylvanie à Philadelphie [4] se basent sur les signaux mécaniques qui influent la différenciation des cellules souches. En effet, les forces mécaniques appliquées aux cellules sont traduites en signaux biochimiques qui régulent les cascades de signalisation. Ainsi, les forces mécaniques ont un rôle déterminant sur l'activité et l'expression des facteurs de transcription. Ces forces mécaniques appliquées aux cellules orientent ainsi la différenciation des cellules souches, tout comme la composition complexe des microenvironnements cellulaires.
Les microparticules magnétiques pour orienter la différenciation des cellules souches
De nombreuses méthodes de laboratoire permettent la croissance des cellules souches en agrégats appelés "corps embryoïdes", formation qui a lieu lors de l'étape de différenciation. T. McDevitt et son équipe ont incorporé des microparticules composées de biomatériau (soit de gélatine : le poly (lactique-co-acide glycolique) ou d'agarose) dans ces corps embryoïdes au cours de leur formation. Ceci a permis d'étudier l'assemblage, les voies de communication intercellulaires et la morphogenèse des agrégats des cellules souches [1,2,3].
En incluant ces microparticules en biomatériau qui sont également magnétiques dans les corps embryoïdes, les chercheurs ont découvert qu'en produisant un champ magnétique, l'emplacement des agrégats et leur assemblage avec d'autres agrégats étaient contrôlables. Les microparticules magnétiques piégées dans les agrégats n'ont pas déstabilisé la viabilité ou la différenciation cellulaire, ce qui est très positif pour l'application future de cette méthode lors de prochains essais sur animaux [1,2,3].
T. McDevitt explique qu' "avec ces microparticules magnétiques constituées de biomatériau, nous sommes capables de recréer des types de motifs géométriques complexes observés au tout premier stade du développement et qui généralement nécessitent des signaux multiples. Nous pouvons contrôler leur position dans l'espace au fil du temps" [5].
D'autres expériences réalisées par T. McDevitt et son équipe ont démontré que la variation des conditions hydrodynamiques peut aussi dicter la morphologie des agrégats de cellules [6]. T. McDevitt explique que "les cellules souches n'évoluent pas au hasard, leurs décisions sont spatialement et temporellement dirigées par des signaux environnementaux de nature biochimique ou mécanique" [5].
Lors d'une entrevue avec T. McDevitt [3,7], il nous a confié que l'application des techniques utilisant les cellules souches à des fins de diagnostic ou de traitement pour certaines maladies dégénératives dépendait de la reproductibilité des techniques exposées plus haut. Son laboratoire développe des systèmes d'ingénierie pour la production des cellules souches qui exigent le développement de nouveaux outils biotechnologiques, capables d'être directement intégrés dans les procédés de production.
A l'avenir, ces outils combineront différents niveaux de contrôle pour réguler la différenciation des cellules souches et faciliteront l'utilisation des cellules souches lors d'essais non-cliniques et cliniques.
- [1] Bratt-Leal A.M., Carpenedo R.L., Ungrin M.D., Zandstra P.W. and McDevitt T.C. "Incorporation of biomaterials in multicellular aggregates modulates pluripotent stem cell differentiation." Biomaterials, 32(1):48-56, janvier 2011.
- [2] Carpenedo R.L., Seaman S.A. and McDevitt T.C. "Microsphere size effects on embryoid body incorporation and embryonic stem cell differentiation." Journal of Biomedical Materials Research Part A, 94(2): 466-475, août 2010.
- [3] Site internet du laboratoire de Todd McDevitt: http://mcdevitt.bme.gatech.edu/index.html
- [4] Cohen D.M. and Chen C.S., "Mechanical control of stem cell differentiation", StemBook. The Stem Cell Research Community, octobre 2008 (publié sur internet).
- [5] Article publié sur le site de l'Institut de Technologie de Géorgie: "Engineers Control the Environment to Direct Stem Cell Differentiation", 16 juin 2011.
http://www.gatech.edu/newsroom/release.html?nid=66544
- [6] Kinney M.A., Sargent C.Y. and McDevitt T.C. "The multi-parametric effects of hydrodynamic environments on stem cell culture", Tissue Eng Part B Rev., mai 2011 (publié sur internet).
- [7] Communication personnelle, rencontre avec Todd McDevitt le 20 mai 2011.
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