Des chercheurs ont trouvé un “bouton de réinitialisation” pour les cellules vieillissantes

De la revitalisation des battements cardiaques et l’accroissement de la longévité, à l’élimination des pathologies via l’édition génétique, les défis sanguins sont abordés avec de nouvelles solutions aussi vite qu’il nous est possible d’innover.

Bien que bon nombre des solutions que nous avons actuellement puissent traiter les pathologies sanguines de façon réactive, des chercheurs de l’Université de Lunds en Suède ont mis au point une méthode qui pourrait traiter les troubles sanguins de façon proactive.

Notre sang change à mesure que nous vieillissons en raison de l’épigénétique, un processus par lequel notre expression génétique est réduite ou activée au fil du temps, sans modification du code génétique lui-même. Avec ceci en tête, l’équipe de chercheurs de l’Université de Lunds a examiné les cellules souches hématopoïétiques (CSH) de souris âgées pour voir si celles-ci pourraient déverrouiller les mystères du vieillissement de nos cellules.

Les cellules CSH sont des progéniteurs de toutes les autres cellules sanguines. À mesure que nous vieillissons, les scientifiques croient que nos cellules vieillissent aussi. Le vieillissement des cellules sanguines signifie que nous sommes plus vulnérables à des maladies comme la leucémie, qui ciblent spécifiquement ces cellules. De même, les chercheurs ont observé une fonctionnalité réduite du sang de leurs souris vieillissantes.

Mais quand les vieilles souris se sont vues donner des cellules souches pluripotentes induites (IPS) – essentiellement un ensemble de cellules souches fraîches – quelque chose de tout à fait passionnant s’est passé. Les cellules IPS ont servi de « bouton de réinitialisation », reprogrammant les cellules souches du sang et déclenchant ainsi une sorte de rajeunissement.

Les chercheurs ont observé que les cellules CSH progénitrices des souris âgées ont commencé à produire des cellules sanguines fonctionnellement semblables à celles observées chez les souris plus jeunes.

Les données du groupe suggèrent que le vieillissement CSH peut être inversé par l’introduction de cellules IPS. Il est important de noter, cependant, que ces changements dans la production de cellules sanguines ne se produisent pas principalement en raison de mutations – mais en raison de changements épigénétiques dans l’expression des gènes au fil du temps. Avec leurs résultats encourageants, l’équipe de recherche est optimiste dans le fait d’être plus près de développer des thérapies qui pourraient réduire l’incidence des troubles sanguins, y compris les trois principaux types de cancers du sang et plus de 100 maladies liées au sang.

Traduction Thomas Jousse

Engadget, Nature, Futurism

Un nouveau traitement aurait éliminé le virus HIV du sang d’un patient

Une équipe de scientifiques de 5 universités* au Royaume-Uni serait sur le point de trouver un traitement efficace contre le HIV. Leurs traitements expérimentaux ont semble t’il éradiqué le virus du sang d’un patient âgé de 44 ans. Ce dernier, qui a préféré rester anonyme, a confié, « mon dernier bilan sanguin date de quelques semaines et aucun virus n’a pu y être détecté ».

Des scientifiques suppriment le HIV-1 du génome des cellules immunitaires humaines

Dans un interview accordé au Sunday Times, Mark Samuels, Directeur général du National Institute for Health Research Office for Clinical Research Infrastructure, a déclaré « nous explorons une vraie possibilité de soigner les patients atteints du virus du sida. C’est un défi considérable et il est encore très tôt, mais les progrès sont remarquables ».

Le traitement actuel contre le HIV est la thérapie antirétrovirale (ART), une série de médicaments qui empêchent le développement du virus. L’ART, quoi qu’il en soit, ne peut pas identifier les cellules atteintes par le virus HIV. Ces cellules deviennent alors dormantes mais peuvent toujours se réveiller et infecter le patient. Le Professeur Sarah Fidler, physicienne consultante du Imperial College London, affirme que « cette nouvelle thérapie est précisément conçue pour éliminer tous les virus HIV du sang, y compris ceux qui sont dormants ».

La thérapie expérimentale s’effectue en deux étapes. Tout d’abord, rappelons que le système immunitaire ne fait pas simplement qu’ignorer le virus HIV, mais que le virus l’utilise pour se reproduire. Par conséquent, le patient est traité par des vaccins qui aident son organisme à reconnaître les cellules infectées par le virus HIV. Ensuite, le médicament Vorinostat est administré afin d’activer les cellules dormantes pour qu’elles puissent être repérées par le système immunitaire.

Le virus HIV constitue un problème majeur en matière de santé publique à l’échelle internationale. Il est à l’origine d’au moins 35 millions de morts à ce jour, et le patient « guéri » est l’une des 50 personnes qui participent actuellement aux essais de cette thérapie expérimentale. Ils représentent un infime pourcentage des 36,7 millions de personnes vivant actuellement avec le virus HIV, et dont 54 % seulement en sont conscients.

Bien que les résultats de ce traitement hors du Royaume-Uni soient encourageants, des cellules T dormantes pourraient toujours rôder dans l’organisme du patient. Il est donc encore trop tôt pour dire que ce nouveau traitement est une solution. Mais c’est en tout cas une avancée encourageante vers un remède.

« Nous allons poursuivre les tests médicaux pendant les cinq prochaines années. Pour le moment, nous ne recommandons pas l’arrêt de la thérapie ART mais à l’avenir, en fonction des résultats des tests, c’est une possibilité à envisager », a confié Fidler.

traduction Virginie Bouetel

SlashGear, The Telegraph, Science Alert, Futurism

*chercheurs des universités d’Oxford, Cambridge, Imperial College London, University College London et King’s College London.

Une puce microfluidique emprisonne les cellules cancéreuses simples pour analyse

Close-up of the single cell isolation biochip
Credit: National University of Singapore

Une nouvelle puce microfluidique peut choisir n’importe quelle cellule cancéreuse obtenue par biopsie liquide (une simple prise de sang) pour réaliser une analyse unicellulaire.

Par rapport à la biopsie tumorale nécessitant une chirurgie, la biopsie liquide, est moins invasive et moins douloureuse et peut-être faite plus fréquemment. La biopuce prend environ deux ou trois heures pour traiter un échantillon de sang d’environ 101 000 cellules avec peu de pertes.

Le système fournit des lectures très sensibles permettant d’identifier des mutations survenant de basses fréquences, permettant un meilleur diagnostic du cancer. L’innovation pourrait aider les médecins à prendre de meilleures décisions en matière de médicaments spécifiques à utiliser, basé sur la présence d’activations spécifique, mais des mutations qui peuvent être traitées, ainsi que suivre les changements ou les progrès du traitement.

Les cellules cancéreuses peuvent varier, certaines étant plus malignes et invasives. Cette hétérogénéité limite l’efficacité du traitement – des patients atteints du même cancer montrent différents résultats des traitements. Connaître la composition du cancer est cruciale pour administrer le traitement le plus efficace.

« Si nous faisons une analyse en masse de toute la population de cellules tumorales, nous pouvons manquer l’information des cellules malignes rares que nous devrions cibler, car elles sont masquées par de nombreuses autres cellules cancéreuses bénignes. C’est la motivation derrière le système que nous développons, » déclare Lim Chwee Teck, un professeur d’ingénierie à l’Université nationale de Singapour, qui a collaboré avec Clearbridge mFluidics pour concevoir la nouvelle puce.

L’appareil utilise la dynamique microfluidique pour déplacer les cellules et les maintenir passivement cellule par cellule dans chacune des chambres contrôlées à côté du canal principal. Les cellules sélectionnées peuvent alors être éjectées individuellement des chambres pour évaluation en aval.

Cela permet de manière rapide et efficace, d’emprisonner quelques cellules simples tout en ayant la flexibilité de choisir et de séparer une cellule d’intérêt quelconque.

Les travaux, publiés sur Scientific Reports, pourraient potentiellement ouvrir la voie pour un traitement sur-mesure renforcé ou de la médecine personnalisée. L’analyse des cellules simples pourrait également être utilisée dans de nombreuses autres applications cliniques en plus du cancer, dit Tan Swee Jin, directeur technique de Clearbridge mFluidics. Un prototype du système verra le jour à la fin de l’année, avec une version améliorée ciblée pour 2017.

National University of Singapore ; DOI: 10.1038/srep22076

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« Fixer » les cellules des vaisseaux sanguins pour diagnostiquer les dysfonctionnements de coagulation du sang

The microfluidic device developed at the Wyss Institute emulates the interface between the endothelium and circulating blood, opening new doors to diagnosing blood clotting diseases caused by dysfunction or inflammation of endothelial cells, which line all blood vessels and influence the process of hemostasis. Credit: Wyss Institute at Harvard University

Un nouveau dispositif microfluidique (puce microfluidique) détecte comment les cellules endothéliales contribuent à l’hémostase.

(BOSTON) — En cas de dysfonctionnement, l’endothélium vasculaire – le tissue qui recouvre les vaisseaux sanguins de l’ensemble du système circulatoire du corps – joue un rôle considérable dans le développement de nombreuses maladies chez l’Homme, parmi lesquelles le diabète, les accidents vasculaires cérébraux, les maladies cardiaques, les infections virales et le cancer. Ceci est dû au fait que les cellules endothéliales sont sensibles au flux sanguin et interagissent également avec les cellules sanguines via les molécules présentes à leur surface, permettant ainsi la modulation de la coagulation sanguine et le fonctionnement des plaquettes. Lorsque l’hémostase a lieu normalement, l’endothélium évite l’hémorragie et la formation de caillot. Cependant, le dysfonctionnement ou l’inflammation de l’endothélium peut générer des coagulations anormales à l’intérieur des vaisseaux sanguins, engendrant des obstructions mortelles de ces derniers ou des hémorragies.

« Les anomalies de coagulation sanguine, ou d’activation des plaquettes, constituent des problèmes médicaux majeurs et la façon de laquelle nous les étudions aujourd’hui est excessivement simplifiée » explique Donald Ingber, M.D., Ph.D., Directeur du Wyss Institute Founding, également appelé « Judah Folkman Professor of Vascular Biology » à la Harvard Medical School et pour le programme de Biologie vasculaire de l’Hôpital des enfants de Boston, mais aussi Professeur de Bio-ingénierie à la Harvard John A. Paulson School d’ingénierie et de sciences appliquées. «  A l’heure actuelle, pour contrôler l’hémostase, les cliniciens ne possèdent pas d’outils prenant en compte les interactions importantes d’un point de vue physiologique qui ont lieu entre les cellules endothéliales et le flux sanguin ».

Jusqu’ici, l’interface très particulière existant entre les cellules endothéliales et le sang circulant dans les vaisseaux n’a pas pu être reproduite avec précision sous forme de dispositif diagnostique adapté, du fait de la difficulté d’incorporer des cellules endothéliales vivantes dans un dispositif robuste d’expérimentation.

Aujourd’hui, une équipe menée par Ingber au Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering à l’Université d’Harvard a découvert que les cellules endothéliales n’ont pas besoin d’être « vivantes » pour avoir des effets sur la coagulation sanguine. Un nouveau dispositif développé par cette équipe, publié en août dans la revue Biomedical Microdevices, a pu contrôler la formation de caillots de sang et permettre de diagnostiquer l’efficacité d’une thérapie antiplaquettaire, en produisant à échelle microscopique de minuscules canaux bordés par des cellules endothéliales humaines « fixées » chimiquement et qui imitent les conditions cellulaires et vasculaires du flux sanguin à l’intérieur du corps d’un patient encore mieux qu’une surface nue.

« C’est un dispositif imitant le vivant (bioinspiré) contenant le fonctionnement endothélial d’un patient malade sans utiliser de cellules vivantes à proprement parler, et cela a considérablement amélioré la robustesse du dispositif », a déclaré le premier auteur de l’étude, Abhishek Jain, Ph.D., ancien post-doctorant du Wyss Institute, et qui a récemment été recruté comme professeur assistant en ingénierie biomédicale à l’Université A&M du Texas.

Ce diagnostic de coagulation sanguine peut même être utilisé pour étudier les effets de l’inflammation endothéliale sur les caillots de sang, ce qui peut être particulièrement utile chez des patients souffrant d’athérosclérose, une maladie chronique générant la formation de plaques qui durcissent et rétrécissent les vaisseaux sanguins.

« C’est l’un des premiers exemples de la valeur ajoutée que constituent les systèmes de culture cellulaire microfluidiques dans le cadre de diagnostiques cliniques » a déclaré le co-auteur de l’étude, Andries van der Meer, Ph.D., ancien post-doctorant du Wyss Institute, aujourd’hui professeur assistant à l’Université des technologies appliquées aux cellules souches à Twente, aux Pays-Bas. « En utilisant un tissu mort, fixé chimiquement, on ouvre un chemin encourageant et peu risqué vers le développement d’expérimentations et de produits. »

Une étude précédente, menée par Ingber et son équipe, a mis en évidence que recréer le caractère physique et le flux sanguin de la vascularisation à l’intérieur de canaux microfluidiques leur permettait de prédire le moment précis où pourraient se former des caillots, avec des applications potentielles dans le contrôle en temps réel chez des patients recevant un traitement intraveineux d’anticoagulants, afin de prévenir les complications telles que les accidents vasculaires cérébraux et des occlusions vasculaires. Leur plus récent dispositif ajoute un nouveau niveau de complexité en intégrant la fonctionnalité de l’endothélium vasculaire dans un dispositif de diagnostic qui pourrait être fabriqué, stocké, et expédié à des fins cliniques, ce qui n’avait pas été imaginé possible jusqu’à aujourd’hui.

“Nos efforts pour imiter le système vasculaire de manière concluante à l’intérieur d’un dispositif microfluidique ont mené à deux pistes de développement technologique, qui pourraient potentiellement être combinées à l’avenir pour développer des systèmes mobiles utilisés pour réaliser des diagnostiques et même identifier quels états de la maladie mènent à la formation de caillots dans le sang », affirme Ingber. « Ensemble, ils représentent une nouvelle gamme de micro-dispositifs physiologiquement pertinents, qui intègrent des signaux mécaniques critiques, et qui pourraient avoir un impact à court terme sur la compréhension et la prévention des dysfonctionnements hémostatiques ».

Wyss Institute

Traduction Virginie Bouetel

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Une puce permet un diagnostic précoce des anomalies fœtales

Une nouvelle méthode pourrait permettre aux médecins de diagnostiquer des anomalies génétiques du fœtus pendant la grossesse, sans les risques inhérents aux techniques actuelles.

Une équipe de scientifiques de l’Agency for Science, Technology and Research (A * STAR) Institute of Microelectronics (IME) a fabriqué une puce (microchip) qui peut filtrer les globules rouges fœtaux de la circulation de la mère. La récupération de ces cellules fœtales isolées pourrait permettre le diagnostic précoce des anomalies génétiques du fœtus.

La technique, exigerait seulement quelques millilitres de sang de la femme enceinte, pourrait être utilisée à partir de la huitième semaine de grossesse ; plus tôt que les procédures de diagnostics prénatals actuelles.

Les procédures actuelles permettant de diagnostiquer des anomalies fœtales comprennent l’amniocentèse et le prélèvement de villosités choriales (les échantillons sont prélevés dans le liquide entourant le bébé ou sur la face fœtale du placenta respectivement). Ces techniques sont envahissantes et comportent des risques réels, comme des fausses-couches, des blessures à la mère ou au fœtus, des infections ou l’induction du travail prématuré.

Les globules rouges fœtaux contiennent un noyau, ce qui les rend relativement plus grands que les globules rouges adultes. La puce de l’IME se compose d’une membrane circulaire à microfiltre qui contient des milliers de micro-fentes. Il permet aux plus petits globules rouges et aux plaquettes de la mère de traverser tout en piégeant les globules rouges fœtaux.

Les globules rouges fœtaux circulent normalement à travers la circulation sanguine de la mère, mais en très petit nombre – de l’ordre d’une cellule par millilitre de sang maternel – ce qui les rend très difficiles à isoler. Les cellules capturées dans le microfiltre IME, sont traitées avec des colorants qui les différencient, permettant ainsi aux chercheurs de récupérer et d’analyser ensuite les globules rouges fœtaux pour des anomalies génétiques.

Cette technique pourrait également être appliquée pour surveiller le nombre de cellules tumorales en circulation chez les cancéreux. Si les traitements sont efficaces, il y aura moins de cellules tumorales en circulation dans le sang des patients.

L’équipe a pour but de mener des expériences pour la validation préclinique de sa méthode jusqu’en juin 2016. Après validations précliniques, les chercheurs espèrent déterminer le nombre de maladies génétiques qui peuvent être détectées par le biais de cette technologie. Jusqu’à présent, deux brevets ont été déposés par le projet et des fonds ont été donnés à l’IME pour accélérer le processus afin de mettre la technologie sur le marché.

ScienceDaily

Nous pouvons maintenant cibler les maladies en imitant les vaisseaux sanguins

A graphical schematic (left) and photograph (center) of the bi-layer device showing the upper (marked with yellow lines) and lower (marked with red lines) channel separated by a semi-permeable membrane. The schematic on the right depicts the culture of a monolayer of endothelial cell on the semi-permeable membrane and the manner in which TNF-α treatment is performed from the lower channel. B, (i) Bright field image of the upper (marked with yellow lines) and lower (marked with red lines) channel defining the upstream, TNF-α activated and downstream sections, (ii) Fluorescently labeled F-actin cytoskeleton (FITC phalloidin) images of confluent BAOEC layer aligned to flow (12 dyne/cm2 FSS for 24 hrs). The cells are cultured on the semi-permeable membrane in the upper channel of the device. Arrow shows flow direction (Scale bar: 100 μm) Credit: Yaling Liu

Le dépistage des drogues coûte entre $50 et $ 115 millions par médicament testé. Cette nouvelle méthode est peut-être en mesure de réduire considérablement les coûts.

L’Évolution des nanotechnologies de ces dernières années ont largement ouvert la voie sur la façon dont nous traitons les maladies humaines. De minuscules dispositifs mesurant seulement 1 à 100 micromètres de longueur nous ont permis de visualiser et de cibler les cellules individuelles pour le traitement.

Mais même avec la capacité de libérer des médicaments directement aux cellules, nous n’avons pas été en mesure d’observer les interactions cellulaires dans un environnement micro-fluide. Être en mesure d’afficher un environnement micro-liquide qui imite le débit sanguin aiderait les scientifiques à découvrir comment les cellules réagissent aux maladies, ainsi que la façon dont ils pourraient réagir aux traitements spécialisés.

Récemment, une équipe de chercheurs de l’Université de Pennsylvanie et de l’Université de LeHigh découvre une technique pour faire exactement cela. Leur recherche est ciblée vers l’inflammation de vaisseaux sanguins qui mène à une maladie cardiaque, causant plus de 17,3 millions de morts par an dans le monde entier.

Leurs travaux sont publiés dans le  Biomicrofluidics .

Ce type d’inflammation se produit à partir de cellules dysfonctionnelles (plus précisément, les cellules endothéliales) après qu’ils entrent en contact avec une molécule appelée la molécule d’adhésion intercellulaire-1 (ICAM-1). ICAM-1 s’accroche à la surface des cellules, ce qui conduit à l’inflammation. Être capable d’observer directement les cellules endothéliales endommagées dans cet environnement micro-fluide permettra aux chercheurs d’élaborer un traitement beaucoup plus efficace.

Observer ces conditions depuis l’intérieur du corps humain n’est pas possible, et en utilisant une culture de cellules statiques (par exemple, une boîte de Pétri) n’imite pas cet environnement.

Si l’équipe se tourna vers ICAM-1 de nanoparticules revêtues d’anticorps comme sondes d’imagerie afin d’évaluer l’état de la cellule. « Nous avons pu imiter et observer le processus de transfert dynamique – ce moment quand [ICAM-1] des nanoparticules enduits d’anticorps se lient à la cellule, l’inflammation de signalisation régulée positivement par les cellules endothéliales – sur une puce, » expliquent Yaling Liu, professeur agrégé de génie mécanique, de bio-ingénierie à Lehigh et co-auteur de l’étude.

Cette méthode, ajoute-t-il, coûte moins cher que d’autres techniques, est généralement plus sûre et stimule des conditions similaires dans le corps humain.

Les avantages sont nombreux. L’ingéniosité de l’équipe pourrait ouvrir la voie vers une nouvelle stratégie pour déterminer l’efficacité et l’innocuité des médicaments. Parce que les cellules saines et malades existent sur la puce en même temps, la zone localisée peut être utilisée pour tester l’efficacité des médicaments.

En cas de succès, elle réduirait le besoin d’essais cliniques humains, qui coûtent entre 50 $ et 115 $ millions par médicament testé.

Ce nombre augmente selon la région anatomique associée. Les sociétés pharmaceutiques pourraient avoir un aperçu dans l’efficacité du médicament avant d’opter pour des essais cliniques. Elle permettrait également une libération plus grande des médicaments approuvés par la FDA, les essais cliniques ralentissent ce processus. La mise en culture des cellules du patient directement sur la puce peut également conduire à un traitement spécifique au patient.

Comme leurs recherches s’élargissent au-delà de l’inflammation des vaisseaux sanguins, Liu et son équipe espèrent être à l’avant-garde d’une nouvelle ère de l’amélioration de la médecine.

Sources : Phys.org, Biomicrofluidics, Futurism

Un implant pour détecter les cellules tumorales dans le sang

Difficilement détectables dans le sang, les cellules tumorales circulantes sont pourtant un bon marqueur métastasique. Des chercheurs américains ont mis au point un implant, capable de les détecter dans le sang de souris, même en petite quantité.

L’équipe de recherche a créé un implant en biomatériaux qui capture ces cellules métastatiques chez des souris de laboratoire auxquelles elle avait inoculé un cancer du sein métastatique. Le dispositif mesure moins d’un demi centimètre. “Nous avons combiné cela avec un système d’imagerie qui nous permet de détecter la présence de cellules cancéreuses dans l’implant, ce qui nous permet de détecter de manière précoce les métastases“, a indiqué à l’AFP M. Shea, l’un des auteurs.

Cet implant innovant devrait, selon M. Shea, permettre de fournir “une fenêtre de tir pour traiter les métastases alors que le patient est encore en relativement bonne santé et avec peu de cellules cancéreuses“. Car, en piégeant les cellules tumorales, l’implant pourrait aussi permettre aux médecins de les analyser pour identifier le traitement le plus adapté.

Les travaux sont publiés dans Nature Communication

pour en savoir plus : francetvinfo

La marchandisation de la vie humaine à l’ère de la bioéconomie

Sang, tissus, cellules, ovules : le corps humain, mis sur le marché en pièces détachées, est devenu la source d’une nouvelle plus-value au sein de ce que l’on appelle désormais la bioéconomie. Sous l’impulsion de l’avancée des biotechnologies, la généralisation des techniques de conservation in vitro a en effet favorisé le développement d’un marché mondial des éléments du corps humain.

Ce livre passionnant éclaire les enjeux épistémologiques, politiques et éthiques de cette économie particulière. Ainsi montre-t-il que la récupération des tissus humains promulguée par l’industrie biomédicale et l’appel massif au don de tissus, d’ovules, de cellules ou d’échantillons d’ADN cachent une logique d’appropriation et de brevetage. De même fait-il apparaître que, du commerce des ovocytes à la production d’embryons surnuméraires, l’industrie de la procréation assistée repose sur une exploitation du corps féminin. Et inévitablement dans notre économie globalisée, le capital issu de la « valorisation » du corps parcellisé se nourrit des corps des plus démunis, avec la sous-traitance des essais cliniques vers les pays émergents, ou le tourisme médical. Ainsi, ce n’est plus la force de travail qui produit de la valeur, mais la vie en elle-même qui est réduite à sa pure productivité.

Un livre essentiel sur les implications méconnues de l’industrie biomédicale.

Céline Lafontaine est professeure agrégée de sociologie à l’université de Montréal, spécialiste des technosciences. Elle a notamment publié L’Empire cybernétique. Des machines à penser à la pensée machine (Seuil, 2004, prix Jeune Sociologue) et La Société postmortelle (Seuil, 2008).

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