Les cellules de la peau blessées crient avec des impulsions électriques au ralenti.
Ces pointes électriques sont une surprise car seules les cellules nerveuses communiquaient de cette façon. Ces signaux se déplacent à un rythme d'escargot par rapport aux impulsions nerveuses et peuvent être détectés à au moins 500 micromètres – sur la distance de 40 cellules – les chercheurs rapportent le 25 mars Actes de l'Académie nationale des sciences. Les ondes électriques pulsées peuvent aider les voisins des cellules blessées à se préparer à guérir les plaies.
Depuis plus de 150 ans, les scientifiques savent que les blessures modifient les champs électriques à travers les cellules de la peau, explique le biologiste cellulaire Min Zhao de l'Université de Californie à Davis School of Medicine. Mais ils ne savaient pas que les cellules de la peau peuvent envoyer des pointes d'électricité comme le font les cellules nerveuses, explique Zhao, qui n'était pas impliquée dans le nouveau travail.
Pour capturer ce phénomène, le bioengineer Sun-Min Yu et le scientifique en génie Steve Granick – tous deux de l'Université du Massachusetts Amherst – ont cultivé des cellules de la peau humaine ou des cellules rénales pour chiens sur des chips doublées d'électrode. Les deux sont des cellules épithéliales, un type de cellule qui forme des barrières telles que la peau et les muqueuses, et tapisse également les organes et les cavités corporelles. Après avoir dynamité certaines cellules avec des lasers, YU a mesuré de minuscules changements dans l'activité électrique.
Les chercheurs ont constaté que les impulsions générées par les cellules cutanées et rénales sont partiellement entraînées par l'écoulement des ions calcium et ont à peu près la même tension qu'un zap de cellules nerveuses. Mais les pointes se déplacent à une analyse par rapport aux signaux des cellules nerveuses, dit Granick. Alors que les impulsions des cellules nerveuses ne durent que des millisecondes, les cellules épithéliales prennent une à deux secondes pour cracher leurs messages électriques.
Le processus était si pokey que Yu a presque raté les signaux. «Elle a réalisé qu'elle serait juste [have to] Soyez patient et faites des mesures sur une échelle glaciaire », explique Granick.
Le logiciel que YU utilisait était réglé pour détecter des impulsions de cellules nerveuses plus rapides et ne signalerait pas les pointes plus lentes que 500 millisecondes. «J'ai demandé à l'ingénieur logiciel de publier cette contrainte, puis cela a fonctionné», explique Yu.
Les cellules blessées ont envoyé des impulsions pendant plus de cinq heures, alertant éventuellement leurs voisins pour extraire les cellules endommagées et commencer à se répliquer pour réparer la plaie. Une signalisation aussi lente et durable a du sens, dit Zhao. Alors que les cellules nerveuses entraînent des réactions fractionnées-secondes, les cellules épithéliales guérissent les blessures au cours des jours à des semaines.
La découverte de ces pointes électriques ajoute une nouvelle compréhension de la dimension temporelle du processus de cicatrisation des plaies, dit Zhao. Et cela peut donner aux chercheurs un nouveau respect pour le rôle de l'activité électrique. Les champs électriques sont souvent rejetés comme moins importants que les signaux biochimiques ou mécaniques. «Nous devons changer cette idée», explique Zhao. «Nous devons également comprendre [wound healing] En tant que processus complexe et complexe impliquant de nombreux aspects différents », y compris de courtes rafales d'activité électrique.
L'étude n'a examiné la propagation électrique que dans des feuilles d'environ deux dimensions seulement une cellule d'épaisseur. Yu espère explorer ensuite comment les cellules épithéliales utilisent ces impulsions pour communiquer dans les structures 3D et avec d'autres types de cellules.
