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L’hypertension artérielle est causée par des facteurs liés à l’hygiène de vie tels qu’une mauvaise alimentation, le manque d’activité physique et le stress, ainsi que par l’âge et la génétique. Au fil du temps, la pression excessive exerce une contrainte sur les vaisseaux sanguins, ce qui entraîne un épaississement des artères.
«C’est un peu comme un tuyau d’arrosage», explique la coordinatrice du projet ForceMorph, Cecilia Sahlgren, de l’université Åbo Akademi en Finlande. Plus la pression est forte, plus il faut renforcer les parois.»
Le risque est que, si le tissu artériel se durcit, le cœur doit fournir un effort toujours plus important. S’il n’est pas contrôlé, ce processus peut entraîner de graves problèmes de santé, notamment une insuffisance cardiaque et un accident vasculaire cérébral.
Des vaisseaux sanguins sur puce
Les mécanismes par lesquels les forces mécaniques contrôlent la forme et la taille des vaisseaux sanguins au niveau cellulaire ne sont pas encore totalement clairs. Le projet ForceMorph, soutenu par le Conseil européen de la recherche (CER), entend résoudre ce problème.
«Nous voulions voir comment les cellules détectent les changements de pression artérielle et les intègrent ensuite dans le mécanisme cellulaire qui régule la morphologie des vaisseaux sanguins», explique Cecilia Sahlgren. Cela pourrait déboucher sur de nouveaux traitements, tels que la modification du comportement cellulaire régulateur.
ForceMorph avait besoin de systèmes de modélisation qui puissent contrôler et analyser avec précision des forces telles que le flux sanguin. La solution du projet a consisté à développer des vaisseaux sur puce, c’est-à-dire des dispositifs miniatures de laboratoire qui reproduisent fidèlement la structure et la fonction des vaisseaux sanguins humains.
«Nous pourrions ainsi contrôler la composition et l’organisation des cellules impliquées dans les artères», ajoute Cecilia Sahlgren. L’équipe a ensuite pu déterminer les forces auxquelles sont soumises les cellules, telles que la pression artérielle et le pouls, et analyser leur réaction.
Signalisation cellulaire
Les données de ces vaisseaux sur puce ont été recueillies et transposées à l’échelle du tissu par modélisation informatique. L’équipe du projet a pu identifier les mécanismes de signalisation qui jouent un rôle dans la modification de la forme des vaisseaux sanguins en réponse à des forces mécaniques.
Ces résultats pourraient inaugurer de nouvelles méthodes de traitement, par exemple en modulant les voies de signalisation cellulaire mécanosensibles identifiées par les chercheurs. L’idée est qu’en bloquant certaines voies de signalisation, les modifications de la forme des artères pourraient être ralenties, voire stoppées.
«Nous avons cherché à savoir s’il était possible de développer des matériaux d’échafaudage fonctionnels qui maintiendraient les artères ouvertes et aideraient à contrôler les voies de signalisation.» Il s’agit d’un travail pionnier, et la prochaine étape consistera à fabriquer et à tester ces matériaux.
Mécanique tissulaire
Les résultats et les succès de ForceMorph sont aujourd’hui exploités. D’autres chercheurs utilisent désormais les vaisseaux sur puce et la modélisation informatique du projet pour, par exemple, étudier la signalisation cellulaire et la mécanique des tissus.
Cecilia Sahlgren travaille actuellement sur un nouveau projet financé par l’UE, MakingBlood, qui entend trouver de nouveaux moyens de produire des cellules souches sanguines en laboratoire. L’un des collaborateurs de son projet a obtenu un financement du CER pour étudier la régénération cardiovasculaire, tandis qu’un autre se concentre sur la manière dont les cellules détectent, produisent et réagissent aux forces mécaniques, telles que la pression artérielle.
«Ce projet a permis de comprendre pourquoi la pression artérielle est importante», confie Cecilia Sahlgren. «Voir ce qui se passe au niveau cellulaire est complexe, mais une compréhension plus approfondie de ces mécanismes ouvre de nouvelles possibilités.»