Une équipe de bio-ingénieurs de l’Université de Californie a découvert comment le phosphate de calcium induit les cellules souches à une transformation en cellules constructrices de l’os (publication dans les « PNAS » du 6 janvier 2014).
En s’aidant de structures matricielles biomimétiques, Shyni Varghese et coll. ont dessiné une voie surprenante entre ces biomatérieux et la formation de l’os. Un résultat qui devrait encourager la fabrique des biomatériaux pour aider à la bio-ingénierie de l’os. L’étude pourra aussi indiquer de nouvelles cibles pour traiter les défauts osseux et les troubles métaboliques produisant de l’ostéoporose ou des fractures osseuses, indiquent les auteurs.
Les structures d’appui biomimétiques sont élaborées par les biologistes pour ressembler aux niches cellulaires naturelles. Elles comportent une matrice synthétique minéralisée « qui mime le micro-environnement riche en calcium et phosphore de l’os ». Une structure où les cellules souches non différenciées vont être transformées en éléments cellulaires spécifiques précurseurs de l’os.
« Nous savons depuis de nombreuses années que les matériaux en phosphate de calcium induisent la différenciation ostéogénique des cellules souches », explique Varghese.
Pour ce nouveau travail, ils ont utilisé des cellules souches humaines mésenchymateuses. Et observé qu’à mesure de la dissolution progressive des ions phosphate à partir des biomatériaux, ils sont capturés par les cellules souches, et utilisés pour la production d’ATP. Un métabolite de l’ATP, l’adénosine, envoie ensuite un signal aux cellules souches qui les induit à s’engager vers le stade d’ostéoblastes.
Les auteurs ont la surprise de constater que « les biomatériaux sont connectés aux voies métaboliques. Et que ces voies métaboliques ont une influence sur l’engagement des cellules vers l’ostéogenèse ».
« Ces résultats mettent en lumière le rôle du métabolisme de l’ATP dans l’homéostase de l’os, ce qui peut être exploité pour traiter des maladies métaboliques de l’os. »
Munis de cette information, les bio-ingénieurs s’attachent à trouver comment les cellules souches sont induites vers la différenciation d’autres tissus biologiques : vaisseaux sanguins, muscles, etc.
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