Les «tissus cyborg»: de la chair hybride, mi-électronique, mi-humaine

Dernière mise à jour 16/10/12 | Article
Les «tissus cyborg»: de la chaire hybride, mi-électronique, mi-humaine
«La frontière entre l’électronique et les systèmes biologiques devient de plus en plus floue.» Le biochimiste américain Charles Lieber est bien placé pour l’affirmer: il vient de créer des cellules humaines qui renferment des capteurs électroniques. Ces «tissus cyborg» comme il les appelle en référence aux robots humains de la science-fiction pourraient être très utiles à la recherche et, à long terme, à la médecine.

Une prouesse

Sur le plan de la technologie, comme sur celui de la biologie, Charles Lieber, de l’Université de Harvard, et ses collègues, ont réalisé une «première». Ils ont intégré des minuscules fils de silicium (leur diamètre est environ mille fois plus petit que celui d’un cheveu) et des transistors pas plus gros que des virus à une sorte d’éponge faite de biomatériaux comme le collagène. Sur cet échafaudage, ils ont cultivé différents types de cellules humaines – cardiaques et musculaires – mais aussi des vaisseaux sanguins et des neurones de rats. Ils ont ainsi réussi à fabriquer des fragments de chaire hybride, mi-électronique, mi-biologique. En trois dimensions de surcroît. Une prouesse devant laquelle Matthias Lutolf, professeur associé dans la section sciences et technologies du vivant de l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), ne cache pas son enthousiasme. «Jusqu’ici, les laboratoires travaillant dans ce domaine n’avaient obtenus que des structures en deux dimensions. En outre, ils intégraient dans les tissus vivants des matériaux que les cellules rejetaient, les considérant comme des corps étrangers. Ce qui n’est pas le cas ici».

Des cellules cardiaques qui battent comme des «vraies»

Bien qu’artificiels, ces tissus se comportent en effet comme leurs équivalents naturels, car l’intrusion de composants électroniques ne perturbe pas leur fonctionnement. Les cellules cardiaques cyborg, par exemple, se contractent comme celles d’un «vrai» cœur et les chercheurs américains ont pu mesurer le rythme de leurs battements.

«Avec des capteurs de ce type, on pourrait mesurer différents paramètres – acidité, température – à l’intérieur de la cellule, ce qui devrait nous permettre de mieux comprendre le fonctionnement de cette dernière», estime Yann Barrandon, chef du service de chirurgie expérimentale au Centre hospitalier et universitaire vaudois (CHUV). En tant que titulaire d’une chaire commune EPFL-Université de Lausanne sur les cellules souches, il estime qu’il serait intéressant pour son laboratoire de pouvoir utiliser des capteurs de ce type.

Implants «intelligents»

La recherche fondamentale devrait en effet être la première bénéficiaire de ce nouvel outil. Mais la médecine pourrait, elle aussi, y trouver son compte.

Dans ce domaine, les idées ne manquent pas. Selon leurs inventeurs, les tissus hybrides, qui reproduisent en partie le métabolisme d’un organisme entier, pourraient servir à tester l’effet de nouveaux médicaments. Les chercheurs américains envisagent aussi d’intégrer des défibrillateurs le long de nano-capteurs pour traiter les troubles du rythme cardiaque. Ou encore, d’utiliser les composants électroniques pour détecter, à l’intérieur des cellules, un environnement propice aux phénomènes inflammatoires ou au développement des tumeurs. «On pourrait en effet créer des implants “intelligents”, qui seraient capables de nous renseigner sur l’état du tissu avoisinant et de nous dire s’il est sain ou malade», renchérit Mathias Ludolf.

Cellules télécommandées

Pour l’instant, Charles Lieber et ses collègues doivent se contenter de recevoir les informations issues des capteurs présents au sein des cellules. Mais ils visent déjà la prochaine étape, qui leur permettra d’envoyer des signaux aux circuits électroniques et de communiquer réellement avec eux. De les «télécommander» en quelque sorte. Par exemple pour les inciter à libérer des médicaments de manière très ciblée ou pour aiguillonner le système immunitaire qui pourrait ainsi mieux lutter contre des bactéries et des virus. Et pourquoi pas, carrément pousser des cellules malades à se régénérer. «C’est le rêve de tout biologiste, commente Yann Barrandon. On aimerait “manipuler”, dans le meilleur sens du terme, les cellules à l’aide de systèmes simples, afin de leur donner des instructions pour qu’elles se déplacent, qu’elles se reproduisent, qu’elles se suicident etc. Ce serait génial!»

Les applications potentielles de ces tissus cyborg «ne sont limitées que par notre imagination», précise le médecin du CHUV. Mais restons réalistes. Si les travaux de Charles Lieber et de ses collègues ouvrent la voie à des pistes prometteuses, les tissus cyborg n’existent pour l’instant qu’à l’état d’échantillons dans un laboratoire de l’université de Harvard. Ils n’ont même pas encore été testés sur des animaux.

A LIRE AUSSI

Chirurgie de l'obésité
Les effets inattendus du by-pass gastrique

Les effets inattendus du by-pass gastrique

Carences, problèmes psychologiques et esthétiques, prise de poids font partie des effets secondaires...
Lire la suite
Anesthésie
Une banane

Circoncision: à quoi sert le prépuce?

La circoncision, du latin circumcisio, signifiant «découper autour», consiste en l’ablation du prépuce,...
Lire la suite
Paracétamol
Intoxication au paracétamol: quels sont les risques?

Intoxication au paracétamol: quels sont les risques?

Vous ne connaissez peut-être pas le paracétamol et, pourtant, vous en avez déjà sûrement ingurgité. En...
Lire la suite
Articles sur le meme sujet
La fin des prothèses?

La fin des prothèses?

Faire repousser les os, régénérer les cartilages… des rêves futuristes qui seront bientôt réalité.
Chevilles: l’aide de l’imprimante 3D

Chevilles: l’aide de l’imprimante 3D

Une nouvelle technique chirurgicale a été introduite aux Hôpitaux universitaires de Genève (HUG) au bénéfice des patients opérés pour une pose de prothèse.
Chirurgie assistée par ordinateur en orthopédie: les bénéfices sur le pied et la cheville

Chirurgie assistée par ordinateur en orthopédie: les bénéfices sur le pied et la cheville

Dotés d’une anatomie complexe, le pied et la cheville nécessitent l’utilisation d’une imagerie tridimensionnelle lors d’interventions chirurgicales. Ces interventions assistées par ordinateur sont de plus en plus utilisées et présentent un bénéfice clinique réel pour le patient.
Videos sur le meme sujet

Le futur de la médecine

Demain, un tiers de la population aura plus de 65 ans. 40% de la population aura une maladie chronique. Les hôpitaux seront saturés, les médecins trop peu nombreux et les coûts de la santé continueront de prendre l’ascenseur. Dès lors, quelles sont les mesures adoptées par le monde médical pour répondre à ces problématiques?

Vaccins: quelle utilité?

Se faire vacciner n'est jamais un plaisir, ça pique, ça gonfle, et parfois on se sent un peu patraque. Mais pourquoi se vaccine-t-on au juste? Le point avec l'antidote.

Rougeole: faisons la disparaitre!

Faire disparaitre durablement le spectre d'une maladie contagieuse, c'est l'objectif de bien des responsables de santé publique à travers le monde. Par le passé ils y sont parvenus, et ils comptent bien récidiver. Cette émission vous en apprend plus sur l'une de ces maladies : la rougeole.