Des chercheurs américains ont créé un poisson biohybride à partir de cellules musculaires cardiaques humaines, pouvant nager de manière autonome pendant des mois, au rythme de leurs battements.
Un dispositif biohybride
Quelques années après avoir créé une raie pouvant être dirigée par des impulsions lumineuses à partir de cellules cardiaques de rat, les scientifiques d’Harvard et de l’université Emory ont cette fois utilisé des cellules de muscle cardiaque dérivées de cellules souches humaines pour créer leur poisson robot.
Présenté dans la revue Science, le dispositif bio-artificiel possède deux couches de cellules cardiaques placées de part et d’autre de sa nageoire caudale qui se contractent et s’étirent en alternance, via l’ouverture de canaux protéiques sensibles au mouvement, ce qui permet de propulser le poisson. Un nœud de stimulation autonome, semblable à un pacemaker, maintient la fréquence et le rythme, créant ainsi un système en boucle fermée ayant permis au petit robot de nager de façon autonome pendant plus de 100 jours.
« En exploitant la signalisation mécano-électrique cardiaque entre deux couches de muscles, nous avons recréé le cycle impliquant que chaque contraction se produise en réponse à l’étirement du côté opposé », détaille Keel Yong Lee, co-auteur de l’étude. « Les résultats mettent en évidence le rôle des mécanismes de rétroaction dans le fonctionnement du muscle cardiaque. »
À mesure que les cellules cardiomyocytes maturaient, la coordination musculaire, l’amplitude de contraction et la vitesse de nage du dispositif se sont améliorées. En l’espace de quelques mois, ce dernier a ainsi était capable de se déplacer aussi vite et efficacement qu’un véritable poisson-zèbre.
Vers de meilleurs cœurs artificiels
De tels travaux ne visent cependant pas à créer de meilleurs robots, mais à étudier plus en détail la mécanique cardiaque dans le cas de maladies et anomalies telles que l’arythmie, et à terme mettre au point de meilleurs substituts.
« Alors que la plupart des travaux en laboratoire de fabrication de tissus cardiaques ou de cœurs, y compris les nôtres, se concentraient jusqu’à présent sur la reproduction des caractéristiques anatomiques ou sur la reproduction du simple battement du cœur, nous nous sommes ici inspirés directement de sa biophysique », souligne Kit Parker, auteur principal de l’étude. « Notre objectif ultime est de concevoir un dispositif artificiel pouvant remplacer un cœur malformé chez un enfant. »
