Protéines de moules adhésives

De la colle pour les cœurs brisés

18 févr. 2020 | ANDREA SIX

Si le muscle cardiaque est endommagé, la réparation de l'organe constamment actif est un défi de taille. Les chercheurs de l'Empa développent donc une colle tissulaire inspirée de la nature qui est capable de réparer parfaitement les défauts du tissu musculaire. Ils ont profité de l'adhésion phénoménale des moules de mer.

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Un modèle tiré de la nature : les moules résistent facilement aux vagues les plus tumultueuses. Ils s'accrochent au substrat avec des fils de protéines. Les chercheurs de l'Empa utilisent cette propriété pour un nouvel adhésif tissulaire destiné au traitement des plaies. Image: Pixabay

Sur les côtes balayées par le vent et les vagues, elle adhère fermement aux rochers, aux bateaux et aux jetées : la moule. Dotée de super pouvoirs qui font pâlir Spiderman, la patte de la moule s'accroche au sol, car ses glandes produisent de fins fils de maintien qui, contrairement à la soie d'araignée, restent fermes sous l'eau et sont malgré cela très élastiques. Deux protéines, mfp-3 et la mfp-6, particulièrement soufrée, sont les composants de cette soie de moule. En tant que protéines structurelles, elles sont particulièrement intéressantes pour la biomédecine en raison de leurs fascinantes propriétés mécaniques et de leur biocompatibilité avec les tissus vivants.

Au cœur battant
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Le nouveau biopolymère aux protéines de moule a une microstructure filigrane mais robuste. Microscopie électronique à balayage, agrandie 1000 fois. (colorée)

Les chercheurs de l'Empa du laboratoire "Membranes et textiles biomimétiques" de St-Gall ont tiré profit de ces propriétés. L'équipe de Claudio Toncelli était à la recherche d'un adhésif tissulaire biocompatible qui adhérerait au cœur battant même dans les conditions les plus difficiles, tout en restant élastique. En effet, lorsque le tissu du muscle cardiaque est endommagé, par exemple par une crise cardiaque ou un trouble congénital, les blessures doivent pouvoir guérir même si les muscles continuent à travailler en permanence.

"En fait, le collagène est à la base de l'adhésif d'une plaie, une protéine que l'on trouve également dans le tissu conjonctif et les tendons humains", explique M. Toncelli. Par exemple, la gélatine est constituée de collagène dans une structure réticulée qui serait très attractive pour un adhésif tissulaire. "La structure de la gélatine est déjà très proche de certaines des propriétés naturelles du tissu conjonctif humain", a déclaré le chercheur. Cependant, l'hydrocolloïde n'est pas stable à la température du corps, mais se liquéfie. Pour mettre au point un matériau adhésif capable de maintenir fermement les blessures des organes internes, les chercheurs ont donc dû trouver un moyen de donner à la gélatine des propriétés supplémentaires.

Under pressure
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L'adhésif tissulaire à base de protéines de soie produites par les moules s'adapte parfaitement aux structures fines des surfaces complexes, comme le montre cette impression de moule en forme de cœur. (colorée)

"Le pied musculaire des moules produit des fils de maintien solides avec lesquels la moule peut adhérer à toutes sortes de surfaces dans l'eau", explique Toncelli. Dans cette soie de moule, plusieurs des protéines qu'elle contient interagissent pour un résultat impressionnant. Inspirés par la solution naturelle pour faire face aux forces de déferlement sous l'eau, les chercheurs ont équipé des biopolymères de gélatine d'unités chimiques fonctionnelles similaires à celles des protéines de la soie de moule mfp-3 et mfp-6. Dès que le gel composé de gélatine et de soie de moule entre en contact avec le tissu, les protéines structurelles se réticulent entre elles et assurent une liaison stable entre les surfaces de la plaie.

Les chercheurs ont déjà étudié la manière dont le nouvel hydrogel adhère réellement lors d'expériences en laboratoire qui peuvent être utilisées pour prouver les normes techniques de ce que l'on appelle la résistance à l'éclatement. "La colle tissulaire peut résister à une pression équivalente à la pression sanguine humaine", explique le chercheur de l'Empa Kongchang Wei. Les scientifiques ont également pu confirmer la bonne compatibilité tissulaire du nouvel adhésif dans des expériences de culture cellulaire. Ils travaillent maintenant d'arrache-pied pour faire progresser l'application clinique de la "colle à moules".

Information

Dr. Luciano Boesel
Biomimetic Membranes and Textiles     
Tél. +41 58 765 7393
Luciano.Boesel@empa.ch


Rédaction / Contact médias
Dr. Andrea Six
Communications
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Emission de RTS sur CQFD du 19 février 2020


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Emission de radio sur SRF1 du 05 mars 2020 en allemand


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Les chercheurs de l'Empa ont développé une nouvelle colle pour tissus qui peut être utilisée pour traiter les lésions du muscle cardiaque. Les chercheurs ont copié le principe du nouvel adhésif de la moule de mer. Elle obtient la soie de moule, qui est extrêmement adhésive. Emission de radio sur SRF4 Aktuell du 5 mars 2020 en allemand