Depuis des décennies, les scientifiques savent que la stimulation électrique favorise la cicatrisation des plaies chroniques telles que les ulcères diabétiques et les escarres, mais n’avaient pas à ce jour résolu le mystère sur la façon dont cela se produisait.

Mark Messerli, du Département de biologie et microbiologie du collège de sciences naturelles de l’université d’état du Sud Dakota, explique que la stimulation électrique dirige les cellules afin d’en favoriser la migration vers le centre de la plaie. Messerli et son équipe ont développé un outil capable de prédire l’évolution de la migration et de l’alignement cellulaire. Cette recherche est apparue dans le numéro de juin du Journal of Theoretical Biology.

En clinique, la stimulation électrique peut accélérer la cicatrisation des plaies chroniques, terme par lequel on entend les lésions de la peau qui ne guérissent pas dans les 30 jours. Elle a été utilisée dans le traitement de plaies qui avaient persisté jusqu’à 12 mois. En plus de guérir les plaies, la stimulation électrique favorise l’adhérence des greffons de peau, améliorant de ce fait les résultats chez les grands brûlés.

Cependant, sans une compréhension de ce phénomène, aucun traitement standardisé ne peut exister. Les plaies chroniques de la peau ont tendance à affliger les personnes âgées et les patients atteints de diabète. Alors que de plus en plus de baby boomers atteignent l’âge de la retraite, le nombre des patients et les coûts sanitaires continuent d’augmenter. Comprendre comment l’électricité stimule la cicatrisation peut fournir une partie des informations nécessaires à la culture d’organe, s’agissant là d’ingénierie tissulaire.

La stimulation électrique est utilisée pour activer les neurones, les muscles et les cellules endocrines, mais il s’agit de cellules excitables électriquement. Les cellules de la peau ne le sont pas. Comment peut une cellule cutanée percevoir des champs électriques plus faibles que ceux utilisés pour stimuler les cellules neuroniques ou musculaires ?

Les scientifiques savent que les champs électriques très faibles polarisent les cellules et les font migrer ou progresser vers l’un des pôles électriques. La fonction tissulaire et organique se base sur la polarité cellulaire ; cette organisation cellulaire est nécessaire si on veut un organe fonctionnel.

Les mammifères, y compris les humains, possèdent à travers la peau ce que Messerli appelle un « champ électrique endogène ». Lorsque la peau est lésée, un champ électrique perpendiculaire au bord de la plaie dirige les cellules vers le centre de la plaie. Cependant, ce potentiel électrique diminue avec l’âge.

Un faible champs électrique fait migrer les protéines qui se trouvent à la surface des cellules vers les pôles électriques en fonction de leur dimension et de leur charge. Le champs électrique qui traverse la membrane cellulaire est supérieur à un million de volts par mètre. Cependant, les cellules épidermiques peuvent percevoir les champs électriques légèrement inférieurs à 10 volts par mètre, près de 100 000 fois plus faibles.

Les recherches ont utilisé une combinaison de modélisation mathématique, d’imagerie par fluorescence et d’outils bio-informatiques afin de développer un modèle capable de prédire la manière dont ces protéines se redistribueront dans la membrane plasmique. Selon Messerli, environ 30 % des protéines dans le génome humain se trouvent dans la membrane plasmique, mais jusqu’à présent, moins de 10 protéines ont été associées à la polarité cellulaire provoquée électriquement.

Après avoir suivi la redistribution d’une protéine connue, les chercheurs ont utilisé le modèle pour prédire le comportement des protéines identifiées par d’autres groupes de recherche. La prédiction du modèle s’est approchée très près des résultats d’expériences précédentes. Cet outils de prédiction aidera les chercheurs à identifier les protéines qui sont indispensables à la polarisation électrique d’autres types de cellules et favorisera la cicatrisation grâce à la stimulation électrique.

En comprenant comment la stimulation électrique favorise la cicatrisation des plaies et l’adhérence des greffons de peau, les chercheurs pourront découvrir comment reconstruire des tissus et des organes. On commence par la peau, un organe à deux dimensions, dans le but de parvenir à utiliser les propres cellules du patient pour fabriquer des organes tridimensionnels que son organisme ne rejettera pas. Ce travail aide à établir les fondations pour la polarisation des cellules de n’importe quel tissu ou organe et pour résoudre le mystère qui se cache derrière les thérapies électriques.

Source : News medical Life Sciences; How electrical stimulation promotes wound healing; July 9th 2019