La cicatrisation est un processus complexe et dynamique consistant à remplacer les structures cellulaires et les couches de tissu dévitalisées et manquantes. Une nouvelle étude révèle comment commence ce processus, ce qui pourrait ouvrir de nouvelles portes dans le domaine du soin des plaies, des fibroses et des métastases cancéreuses.
Des scientifiques de l’université Washington de St. Louis ont découvert la façon dont les fibroblastes (cellules communes du tissu conjonctif), interagissent avec la matrice extracellulaire, offrant aux cellules un soutien structurel ainsi que des signaux biochimiques et biomécaniques.
Les scientifiques ont mis à jour une procédure récursive entre les cellules et leur environnement, mais aussi des structures au sein des cellules auparavant inconnues.
Les efforts cliniques pour empêcher la progression des maladies fibreuses, comme par exemple la cicatrisation hypertrophique ou la fibrose, n’ont rencontré qu’un maigre succès, en partie à cause du manque de clarté dans les mécanismes utilisés par les cellules pour interagir avec les fibres protéiniques qui les entourent. Les fibroblastes utilisent un mécanisme totalement différent dans les phases précoces (probablement plus faciles à traiter) de ces interactions et leurs réponses aux médicaments peuvent, par conséquent, être opposées à ce qu’elles seraient dans les phases tardives. Ce processus a longtemps déconcerté les chercheurs en mécanobiologie.
Les mécanobiologistes pensaient que les cellules puisaient le collagène de la matrice extracellulaire à l’aide de longues protubérances, en le saisissant et en le ramenant à elles. Cette étude a démontré que ce n’était pas le cas. Une cellule doit tout d’abord se frayer un chemin vers la sortie à travers le collagène, puis, au lieu de le saisir, elle lance de minuscules poils, les filopodes, sur les côtés de ses bras, attire à elle le collagène de cette façon et puis se rétracte.
Les scientifiques sont parvenus à valider certains modèles mathématiques afin d’effectuer le processus d’ingénierie. Ils détiennent désormais les règles de base suivies par les cellules. Ils peuvent à présent commencer à concevoir des stimuli spécifiques afin d’inciter une cellule à se comporter d’une certaine manière au cours de la construction d’une structure d’ingénierie tissulaire.Ils ont appris qu’ils pouvaient contrôler la forme de la cellule de deux façons : premièrement, en contrôlant leur périphérie et deuxièmement, en inhibant ou en surrégulant des protéines spécifiques impliquées dans la remodélisation du collagène.
Les fibroblastes rapprochent les bords d’une plaie et en provoque la contraction ou la fermeture. Le collagène contenu dans les cellules remodèle ensuite la matrice extracellulaire afin de fermer complètement la plaie. C’est là que la mécanobiologie entre en jeu. Lorsqu’une cellule est exposée aux protéines fibreuses, un équilibre se crée entre la tension et la compression à l’intérieur de la cellule. Il existe une tension dans les filaments d’actine et, en jouant avec cet équilibre, il est possible de provoquer l’allongement de ces protubérances. On peut ainsi empêcher le remodelage ou bien l’augmenter.
Grâce à une technique de mappage 3D avec un modèle informatisé, les scientifiques ont calculé les champs 3D d’effort et de tension créés par les protubérances des cellules. À mesure que les cellules accumulaient du collagène, la nouvelle conception due à la tension et l’alignement des fibres de collagène ont déclenché le développement de voies du collagène. Cela demande aux cellules une coopération grâce à laquelle elles peuvent se connecter de façon précise.
De nouvelles méthodes de microscopie, d’ingénierie tissulaire et de modelage biomécanique permettent une bien meilleure compréhension des mécanismes utilisés par les cellules pour modifier et réparer les tissus dans lesquelles elles évoluent. Les structures cellulaires fibreuses génèrent et guident des forces qui compriment et réorientent leur environnement fibreux extracellulaire. Cela soulève de nouvelles questions au sujet des mécanismes moléculaires de ces fonctions ; comment ces cellules régulent les forces qu’elles exercent et comment gouvernent-elles l’ampleur de la déformation matricielle.
La cicatrisation est un excellent exemple de l’importance de ces processus d’un point de vue physiologique. Il sera un jour possible de comprendre comment habituer des cellules à ne pas compacter de façon excessive le collagène qui les entoure.
Source : Tech Explorist ; Study unveils how the process of wound healing begins; Pranjal Mehar; 07/2020