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Une meilleure peau artificielle
Les cellules de la peau d'un patient, génétiquement modifiées et cultivées dans un tube à essai, pourraient fournir la prochaine génération de peau artificielle. Comme première étape dans la création d'une telle peau de remplacement, des scientifiques de Cincinnati ont conçu des cellules cutanées résistantes aux bactéries en laboratoire et les testent maintenant sur des animaux. En fin de compte, ils espèrent produire un type de peau artificielle capable de transpirer, de bronzer et de combattre les infections.
Les cellules cutanées génétiquement modifiées peuvent aider à protéger les substituts cutanés cultivés contre les infections. Ici, les cellules qui ont été génétiquement modifiées pour produire des niveaux plus élevés d'une protéine connue sous le nom de bêta-défensine humaine 4 sont indiquées en vert.
Nous utilisons la modification génétique pour essayer de faire en sorte que la peau cultivée se comporte davantage comme une peau normale, explique Dorothy Supp, chercheuse à l'hôpital Shriners de Cincinnati pour enfants qui a dirigé le projet.
La peau nous maintient hydratés, nous refroidit avec la sueur et forme un blocus contre les bactéries étrangères. Sans enveloppe protectrice de la peau, les victimes de brûlures graves souffrent de déshydratation grave et sont vulnérables aux infections bactériennes potentiellement mortelles. Des greffes de peau saine sur les zones blessées peuvent aider, mais les personnes gravement brûlées n'ont souvent pas assez de peau saine à greffer.
Au cours de la dernière décennie, les produits pour la peau artificielle, fabriqués à partir d'échafaudages de collagène, la molécule qui donne à la peau sa structure et son élasticité, ont considérablement amélioré les chances de survie des brûlés. De grandes feuilles de maille flexible placées sur des plaies ouvertes favorisent la croissance d'un nouveau derme, la couche inférieure de la peau, qui ne se régénère pas dans des circonstances normales. Les chirurgiens peuvent ensuite transplanter de petits morceaux de l'épiderme du patient, la couche supérieure de la peau, qui se développe et s'étend sur le derme nouvellement développé.
Plus récemment, les scientifiques ont commencé à ensemencer les échafaudages de collagène avec des cellules cutanées pour aider la peau à se développer : plutôt que de transplanter de l'épiderme sur une peau nouvellement développée, les scientifiques cultivent des cellules d'épiderme sur l'échafaudage de collagène, puis transplantent la feuille entière. Dans une méthode expérimentale développée par Steven Boyce de l'Université de Cincinnati, les propres cellules cutanées d'un patient sont biopsiées puis mises en culture. Les cellules se fixent à un échafaudage de collagène, formant une structure semblable à la peau et générant des feuilles jusqu'à 100 fois la taille de la biopsie d'origine.
L'un des problèmes majeurs restants avec la peau artificielle est sa vulnérabilité à l'infection. Cela peut prendre une semaine ou deux pour que les vaisseaux sanguins, qui transportent la machinerie de lutte contre les infections du système immunitaire, se connectent au derme nouvellement développé. Sans vaisseaux sanguins, les bactéries peuvent se développer et provoquer une infection, détruire le greffon et ouvrir à nouveau la plaie, explique Ioannis Yannas, bio-ingénieur et scientifique des matériaux au MIT qui a aidé à développer le premier produit pour peau artificielle. Actuellement, les médecins doivent continuellement envelopper les plaies avec des bandages antibactériens.
Supp et ses collègues ont modifié génétiquement des cellules de la peau pour produire des niveaux plus élevés d'une protéine antibactérienne. Dans un article publié dans le numéro actuel du Journal of Burn Care and Research , Supp a montré que ces cellules cutanées, lorsqu'elles étaient cultivées dans un tube à essai, pouvaient tuer davantage un type spécifique de bactéries que les cellules cutanées standard.
Supp prévient que les cellules modifiées sont encore loin d'une utilisation clinique. Le véritable test des propriétés antibactériennes se produira dans l'environnement complexe d'une vraie plaie, qui est jonchée de nombreux types de bactéries. Les chercheurs planifient maintenant des expériences sur des modèles animaux.
Idéalement, Supp veut créer une peau encore mieux cultivée, avec des cellules capables de développer les structures moléculaires nécessaires pour produire de la sueur, des cheveux et des pigments. Si nous pouvons commencer avec deux types de cellules et ajouter un ou deux gènes à la fois et développer ces structures, ce serait très excitant, dit-elle.