Les scientifiques ont développé un modèle de cœur humain miniature, utilisant des cellules souches pluripotentes induites par l’homme, qui pourrait révolutionner les tests de médicaments et la recherche cardiovasculaire. Cette percée offre non seulement des informations sans précédent sur la fonction cardiaque, mais présente également une alternative éthique potentielle aux tests sur les animaux dans l’industrie pharmaceutique. Crédit : Dynamique des tissus
Une équipe de chercheurs, dirigée par le professeur Yaakov Nahmias de l’Université hébraïque de Jérusalem, Technion-Israel Institute of Technology et Tissue Dynamics Ltd., a réalisé une avancée significative en créant un modèle de cœur humain miniaturisé qui a le potentiel de révolutionner la recherche cardiovasculaire. et le dépistage des drogues. La recherche, récemment publiée dans la revue Nature Génie biomédicalprésente un modèle de cœur humain multichambre à rythme libre, de la taille d’un grain de riz, qui offre une approche révolutionnaire pour étudier les fonctions cardiaques.
Les maladies cardiovasculaires restent la principale cause de mortalité dans le monde, ce qui souligne l’importance cruciale de ce travail de pionnier. Le professeur Nahmias et son équipe se sont lancés dans une entreprise complexe visant à créer une réplique précise du cœur humain à l’aide de cellules souches pluripotentes induites humaines (hiPSC). Le modèle résultant comprend plusieurs chambres, des grappes de stimulateurs cardiaques, une membrane épicardique et un revêtement endocardique, tous méticuleusement conçus pour imiter la structure et les fonctions du cœur humain.
Main avec micropuce. Crédit : Dynamique des tissus
L’une des caractéristiques les plus importantes de ce modèle cardiaque est sa capacité à fournir des mesures en temps réel de paramètres essentiels tels que la consommation d’oxygène, le potentiel de champ extracellulaire et la contraction cardiaque. Cette capacité a permis aux scientifiques d’acquérir des connaissances sans précédent sur la fonction et les maladies cardiaques, ce qui a changé la donne dans le domaine de la recherche cardiovasculaire.
Professeur Yaakov Nahmias. Crédit : Dynamique des tissus
Le modèle cardiaque, d’environ la taille d’un demi-grain de riz, représente un exploit remarquable dans la recherche cardiaque et recèle un immense potentiel pour les tests de précision sur les médicaments. Déjà, l’équipe de recherche a fait des découvertes révolutionnaires qui étaient auparavant inaccessibles en utilisant des méthodes conventionnelles. Notamment, le modèle cardiaque a dévoilé une nouvelle forme d’arythmie cardiaque, distincte de celles observées dans les modèles animaux traditionnels, offrant ainsi de nouvelles pistes pour l’étude de la physiologie humaine.
Les implications de cette découverte s’étendent à l’industrie pharmaceutique, car elle permet aux chercheurs d’acquérir des connaissances inestimables sur les effets précis des composés pharmaceutiques sur le cœur humain. La réponse du modèle cardiaque au médicament chimiothérapeutique mitoxantrone, couramment utilisé pour traiter la leucémie et la sclérose en plaques, a été soigneusement testée. Grâce à ces expériences, les chercheurs ont mis en évidence comment la mitoxantrone induit l’arythmie en perturbant le couplage électro-mitochondrial du cœur. Fait encourageant, l’équipe a également découvert une solution potentielle en administrant de la metformine, qui s’est révélée prometteuse pour atténuer les effets indésirables du médicament.
Le professeur Nahmias, directeur du Grass Center for Bioengineering à l’Université hébraïque de Jérusalem et membre de la Royal Society of Medicine et de l’AIMBE, a souligné l’importance de leurs travaux. « L’intégration de notre modèle complexe de cœur humain avec des capteurs nous a permis de surveiller des paramètres physiologiques critiques en temps réel, révélant une dynamique mitochondriale complexe qui régit les rythmes cardiaques. C’est un nouveau chapitre de la physiologie humaine », a déclaré Nahmias.
En partenariat avec Tissue Dynamics, les scientifiques ont développé un système robotique capable de cribler 20 000 petits cœurs humains en parallèle pour des applications de découverte de médicaments. Les applications potentielles de ce système micro-physiologique sont vastes, promettant d’améliorer notre compréhension de la physiologie cardiaque et d’accélérer la découverte d’interventions pharmaceutiques plus sûres et plus efficaces, menant à un avenir plus sain pour tous.
Coeur de microscopie électronique. Crédit : Dynamique des tissus
En offrant sans pareil précision et des connaissances sur les maladies cardiovasculaires, ce modèle avancé de cœur humain a le potentiel de révolutionner les méthodologies de dépistage des médicaments. Avec ce petit modèle de cœur, les chercheurs sont sur le point de faire des progrès significatifs dans le développement de médicaments plus sûrs et plus efficaces pour les patients du monde entier, sauvant potentiellement des vies et améliorant les résultats pour les patients.
De plus, le modèle du cœur miniature présente également un avantage éthique, car il offre une alternative viable à l’expérimentation animale. Cette découverte révolutionnaire pourrait marquer un tournant dans l’industrie pharmaceutique, réduisant la dépendance aux modèles animaux et minimisant les dommages potentiels aux animaux dans la poursuite des progrès médicaux.
En conclusion, le petit modèle de cœur développé par le professeur Nahmias et son équipe représente une réalisation monumentale aux implications considérables pour la recherche médicale. Ce modèle de cœur humain miniature mais sophistiqué a le potentiel de remodeler les pratiques de dépistage des drogues, de faire progresser notre compréhension des maladies cardiovasculaires et, en fin de compte, de contribuer à un avenir plus sain et plus durable.
Le financement a été fourni par la bourse Consolidator du Conseil européen de la recherche OCLD (projet n° 681870) et les dons généreux de la Nikoh Foundation et de la Sam and Rina Frankel Foundation. MG a été soutenu par une bourse d’études supérieures de la Fondation Neubauer.
